空间挠性飞行器姿态隐身控制方法的研究
发布时间：2021-10-12 00:00
随着雷达探测技术的不断发展,雷达探测距离和精度的不断提高,以及雷达组网系统的不断完善,在现代战争攻防对抗中,相应的,飞行器想要躲避雷达的探测,就需要更高的隐身性能。本文探讨在已知发射点位置以及三部雷达位置的背景下,建立所需的基本坐标系,引入飞行器与雷达视线偏角的概念,通过这个视线偏角给出飞行器隐身的限定条件,然后根据三余弦定理,写出视线偏角的水平分量和竖直分量,通过坐标系的转换关系将视线偏角分量引入其中可以得到方程组。坐标系的转换关系主要包括空间飞行器、发射点以及雷达探测系统之间的转换关系。其中雷达视线在弹体坐标系的投影关系中,引入视线偏角分量,建立出非线性方程组,然后通过Newton迭代法求解此非线性方程组,求得飞行器相对于第一部雷达的姿态角,进一步求得相对于第二部、第三部雷达的姿态角以及相对于发射点惯性系的姿态角。同时,根据求得的姿态角,反求出飞行器相对于三部雷达的实现偏角值,验证实现偏角是否处在限定的隐身范围内。在现代战争中,飞行器的更新换代,为了达到打赢现代战争的目的,对飞行器的隐身性能、速度、精度射程以及机动性提出了更高的要求,而这些要求都指向了飞行器具有大长径比的特点。本文...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隐身飞行器研究现状
1.2.2 挠性飞行器的研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 空间飞行器姿态隐身指令计算方法
2.1 引言
2.2 常用坐标系的定义和转换关系
2.2.1 坐标系的建立
2.2.2 坐标系之间的转换关系
2.3 雷达隐身姿态角的确定
2.3.1 隐身条件的限定
2.3.2 飞行器相对于雷达参考坐标系姿态角计算
2.3.3 飞行器相对于发射点惯性系姿态角的转换求取
2.4 多部雷达隐身姿态角的计算
2.5 本章小结
第3章 挠性飞行器数学模型的建立
3.1 引言
3.2 飞行器运动方程与动力学方程的建立
3.2.1 飞行器所受到的力和力矩
3.2.2 飞行器绕质心转动的动力学方程
3.2.3 飞行器质心动力学方程
3.2.4 飞行器质心运动的运动学方程
3.2.5 飞行器绕质心转动的运动学方程
3.2.6 轨道运动方程
3.2.7 质量变化方程
3.3 飞行器有限元分析
3.3.1 有限元方法简介
3.3.2 形函数的选择
3.3.3 力学分析确定单元矩阵
3.3.4 整合方程
3.4 飞行器挠性振动建模
3.4.1 飞行器机身模型的简化
3.4.2 振型函数的求取
3.5 本章小结
第4章 空间挠性飞行器姿态控制律的设计
4.1 引言
4.2 欧拉角与四元数
4.2.1 四元数与欧拉角的简介
4.2.2 四元数与欧拉角转换关系
4.3 基于误差四元数的姿态跟踪PD控制器的设计
4.3.1 姿态跟踪控制问题
4.3.2 PD控制器的设计
4.4 PD控制律下姿控发动机的控制逻辑
4.5 基于姿控发动机控制逻辑的挠性效应对姿态角的影响
4.6 仿真分析
4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态RCS的机动目标探测概率计算方法[J]. 黄亚林,张晨新,张小宽,孙铭才. 探测与控制学报. 2018(01)
[2]一种考虑电磁隐身的突防轨迹规划方法[J]. 徐广通,刘莉,许萌,王嘉博,马小乐,龙腾. 战术导弹技术. 2017(05)
[3]2016年国外巡航导弹发展分析[J]. 周伟,董扬帆. 战术导弹技术. 2017(03)
[4]飞机隐身与雷达反隐身技术综述[J]. 代红,何丹. 电子信息对抗技术. 2016(06)
[5]隐身飞机突防建模及低可探测性轨迹规划[J]. 刘鸿福,周文宏,陈少飞. 火力与指挥控制. 2016(09)
[6]航天器柔性附件对整器固有振动特性影响因素及规律分析[J]. 郭其威,吴松,刘芳,唐国安. 振动与冲击. 2016(06)
[7]飞行器雷达隐身轨迹规划技术综述[J]. 刘鸿福,贾凡,陈璟. 飞航导弹. 2015(11)
[8]挠性卫星在轨非约束模态计算研究[J]. 吕旺,向明江,叶文郁,温渊,朱海江. 宇航学报. 2014(04)
[9]隐身导弹与隐身技术的应用[J]. 许学春. 飞航导弹. 2013(05)
[10]多传感器目标融合识别系统模型研究现状与问题[J]. 吴瑕,周焰,蔡益朝,杨龙坡. 宇航学报. 2010(05)
硕士论文
[1]大长径比弹箭弹性变形的数值模拟及其气动特性研究[D]. 杨国良.南京理工大学 2014
[2]基于PID小波神经网络的弹性飞行器减振与姿态控制[D]. 黄敏.国防科学技术大学 2012
[3]弹性体导弹弹性特性分析与控制[D]. 张雷.中国科学技术大学 2010
本文编号：3431495
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隐身飞行器研究现状
1.2.2 挠性飞行器的研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 空间飞行器姿态隐身指令计算方法
2.1 引言
2.2 常用坐标系的定义和转换关系
2.2.1 坐标系的建立
2.2.2 坐标系之间的转换关系
2.3 雷达隐身姿态角的确定
2.3.1 隐身条件的限定
2.3.2 飞行器相对于雷达参考坐标系姿态角计算
2.3.3 飞行器相对于发射点惯性系姿态角的转换求取
2.4 多部雷达隐身姿态角的计算
2.5 本章小结
第3章 挠性飞行器数学模型的建立
3.1 引言
3.2 飞行器运动方程与动力学方程的建立
3.2.1 飞行器所受到的力和力矩
3.2.2 飞行器绕质心转动的动力学方程
3.2.3 飞行器质心动力学方程
3.2.4 飞行器质心运动的运动学方程
3.2.5 飞行器绕质心转动的运动学方程
3.2.6 轨道运动方程
3.2.7 质量变化方程
3.3 飞行器有限元分析
3.3.1 有限元方法简介
3.3.2 形函数的选择
3.3.3 力学分析确定单元矩阵
3.3.4 整合方程
3.4 飞行器挠性振动建模
3.4.1 飞行器机身模型的简化
3.4.2 振型函数的求取
3.5 本章小结
第4章 空间挠性飞行器姿态控制律的设计
4.1 引言
4.2 欧拉角与四元数
4.2.1 四元数与欧拉角的简介
4.2.2 四元数与欧拉角转换关系
4.3 基于误差四元数的姿态跟踪PD控制器的设计
4.3.1 姿态跟踪控制问题
4.3.2 PD控制器的设计
4.4 PD控制律下姿控发动机的控制逻辑
4.5 基于姿控发动机控制逻辑的挠性效应对姿态角的影响
4.6 仿真分析
4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态RCS的机动目标探测概率计算方法[J]. 黄亚林,张晨新,张小宽,孙铭才. 探测与控制学报. 2018(01)
[2]一种考虑电磁隐身的突防轨迹规划方法[J]. 徐广通,刘莉,许萌,王嘉博,马小乐,龙腾. 战术导弹技术. 2017(05)
[3]2016年国外巡航导弹发展分析[J]. 周伟,董扬帆. 战术导弹技术. 2017(03)
[4]飞机隐身与雷达反隐身技术综述[J]. 代红,何丹. 电子信息对抗技术. 2016(06)
[5]隐身飞机突防建模及低可探测性轨迹规划[J]. 刘鸿福,周文宏,陈少飞. 火力与指挥控制. 2016(09)
[6]航天器柔性附件对整器固有振动特性影响因素及规律分析[J]. 郭其威,吴松,刘芳,唐国安. 振动与冲击. 2016(06)
[7]飞行器雷达隐身轨迹规划技术综述[J]. 刘鸿福,贾凡,陈璟. 飞航导弹. 2015(11)
[8]挠性卫星在轨非约束模态计算研究[J]. 吕旺,向明江,叶文郁,温渊,朱海江. 宇航学报. 2014(04)
[9]隐身导弹与隐身技术的应用[J]. 许学春. 飞航导弹. 2013(05)
[10]多传感器目标融合识别系统模型研究现状与问题[J]. 吴瑕,周焰,蔡益朝,杨龙坡. 宇航学报. 2010(05)
硕士论文
[1]大长径比弹箭弹性变形的数值模拟及其气动特性研究[D]. 杨国良.南京理工大学 2014
[2]基于PID小波神经网络的弹性飞行器减振与姿态控制[D]. 黄敏.国防科学技术大学 2012
[3]弹性体导弹弹性特性分析与控制[D]. 张雷.中国科学技术大学 2010
本文编号：3431495
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