微小型飞行器捷联制导方法研究

发布时间：2017-08-15 05:32

  本文关键词：微小型飞行器捷联制导方法研究

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【摘要】：微小型飞行器是指尺寸较小、可执行特定任务、具有自主飞行能力的飞行器，包括小型无人机、制导弹药、小型敏捷卫星等，在军民领域具有广泛应用的前景。 由于微小型飞行器的空间几何约束，引入捷联式导引头替代平台式导引头与捷联惯性测量组件构成捷联制导体制，从而实现对微小型飞行器的制导控制。本课题以捷联导引方式的微小型飞行器为研究对象，从微小型飞行器的气动布局入手，分析微小型飞行器气动特性，研究捷联体制下的制导信息获取方法，设计满足捷联体制约束的制导律，主要研究内容如下： 1、设计了一种鸭式布局的微小型飞行器，研究其质量分配，获得了满足压心指标的质量特性，通过气动特性仿真，验证了所设计的气动布局合理可行。 2、根据等效坐标变换，得到视线坐标系相对于地面坐标系的旋转角速率，建立了捷联制导体制下的角速率解耦方程，从而推导出惯性视线角与视线角速率。 3、通过分析作用在微小型飞行器上的力和力矩，建立了其质心运动与转动的动力学、绕质心运动与转动的动力学方程，从而获得了一种鸭式布局微小型飞行器的六自由度数学模型，在Matlab/simulink环境下进行了仿真验证。 4、设计了两级助推制导方案，，满足视场角约束的比例滑模制导律，满足视场角约束和末端角约束的改进偏离追踪制导律，通过数值仿真，验证能够实现对微小型飞行器的制导控制。
【关键词】：微小型飞行器 捷联制导 信息获取 受约束的制导律
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249;V448
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景与意义9-10
• 1.2 微小型飞行器发展概况10-12
• 1.3 捷联制导发展概况12-15
• 1.4 捷联制导关键技术15-16
• 1.5 论文内容与结构16-18
• 第2章 微小型飞行器气动设计18-30
• 2.1 气动布局设计18-25
• 2.1.1 气动设计分析19-20
• 2.1.2 质量特性分析20-22
• 2.1.3 气动特性分析22-25
• 2.2 可行性分析与验证25-29
• 2.2.1 运动模型25-26
• 2.2.2 仿真分析与验证26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 捷联制导信息获取与数学建模30-46
• 3.1 坐标系定义及转换30-35
• 3.1.1 坐标系定义30-31
• 3.1.2 坐标系之间的转换31-35
• 3.2 视线角速率解耦推导35-39
• 3.2.1 坐标转换关系35
• 3.2.2 解耦推导35-39
• 3.3 数学建模39-45
• 3.3.1 作用在飞行器上的力和力矩39-41
• 3.3.2 飞行器六自由度模型41-44
• 3.3.3 Matlab/simulink 建模与仿真44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 捷联制导律设计46-61
• 4.1 典型制导律分析46-50
• 4.1.1 纯追踪46-47
• 4.1.2 偏离追踪47-48
• 4.1.3 视线拦截48-49
• 4.1.4 比例导引49-50
• 4.2 两级助推方案设计50-52
• 4.2.1 运动模型50
• 4.2.2 制导方案设计50-51
• 4.2.3 仿真结果与分析51-52
• 4.3 比例滑模制混合制导律52-56
• 4.3.1 运动模型53-54
• 4.3.2 制导律设计54-55
• 4.3.3 仿真结果与分析55-56
• 4.4 改进的偏离追踪制导律56-60
• 4.4.1 运动模型56-57
• 4.4.2 制导律设计57-59
• 4.4.3 仿真结果与分析59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 总结与展望61-62
• 5.1 工作总结61
• 5.2 工作展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 个人简历65
• 在学期间发表的学术论文与研究成果65

【参考文献】

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1 宋建梅;孙松斌;;采用捷联寻的和直接力控制的制导技术研究[J];兵工学报;2009年01期

2 林U

本文编号：676505