高超声速飞行器助推分离段轨迹优化与抗扰设计

发布时间：2017-09-12 21:39

  本文关键词：高超声速飞行器助推分离段轨迹优化与抗扰设计

  更多相关文章： 高超声速飞行器 轨迹优化 抗干扰设计 凸优化 助推分离

【摘要】：高超声速飞行器助推分离段制导控制系统的最大特点是运动方程具有非线性及大不确定性。其中飞行轨迹的快速优化是制导系统需要解决的关键问题之一,姿态系统的抗干扰设计是控制系统要解决的主要问题。本文以某型高超声速飞行器模型为基本研究对象,使用凸优化解算工具CVXGEN,解决其助推分离段纵向轨迹优化问题。同时,利用控制系统设计鲁棒参数化方法解决飞行器姿态系统的抗干扰设计问题。首先,给出高超声速飞行器于助推分离段时其受力情况分析;给出高超声速飞行器于助推分离段时纵向轨迹优化问题的原始数学描述,并建立了高超声速飞行器六自由度的姿态模型。然后,给出将高超声速飞行器于助推分离段时纵向轨迹优化问题原始数学描述转换为相关凸优化问题的基本步骤。给出当高超声速飞行器于助推分离段时纵向轨迹优化问题的凸化处理过程;并给出具体的凸优化二次型数学描述,然后再利用凸优化解算工具进行最后求解。其次,解决高超声速飞行器助推分离段抗干扰设计问题。分别从俯仰通道、偏航通道二方面分别设计,求解具体的抗干扰控制器设计问题,然后进行仿真验证。最后,给出俯仰通道的仿真分析,将本文轨迹优化后得出的控制变量攻角作为待跟踪的程序信号,在正弦干扰信号的作用下,先是进行了控制器参数寻优,得到满足要求的控制器后,进行程序编译,然后进行仿真分析。结果表明,本文使用的凸优化解算工具CVXGEN使得进行求解高超声速飞行器于助推分离段时其纵向优化问题能够具有高效性;同时,利用控制系统设计的鲁棒参数化方法能解决其助推分离段俯仰通道与偏航通道抗干扰设计问题。
【关键词】：高超声速飞行器 轨迹优化 抗干扰设计 凸优化 助推分离
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义9
• 1.2 高超声速飞行器发展概况9-13
• 1.2.1 国外研究分析10-12
• 1.2.2 国内基本研究情况12-13
• 1.3 高超声速飞行器控制与制导技术研究发展现状13-15
• 1.3.1 传统轨迹优化方法简介13-14
• 1.3.2 控制系统抗干扰设计方法和轨迹优化方法的新发展14-15
• 1.4 本文各章节主要研究内容15-17
• 第2章 高超声速飞行器助推分离段问题描述17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 基本坐标系的定义及其相互转换17-19
• 2.2.1 基本坐标系17-18
• 2.2.2 各坐标系相互之间的转换18-19
• 2.3 助推分离段纵向运动模型建立19-23
• 2.3.1 基本运动方程及其简化20-21
• 2.3.2 飞行器助推分离段纵向运动模型的建立21-22
• 2.3.3 大气密度相关模型22-23
• 2.4 助推分离段轨迹优化问题描述23-26
• 2.4.1 优化变量23
• 2.4.2 约束限制条件23-25
• 2.4.3 优化的目标函数25-26
• 2.5 高超声速飞行器六自由度姿态模型的建立26-30
• 2.6 助推分离段抗干扰设计问题描述30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第3章 高超声速飞行器助推分离段纵向轨迹优化32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 高超声速飞行器助推分离段纵向轨迹优化问题转化32-40
• 3.2.1 基本依据32-33
• 3.2.2 凸化处理33-35
• 3.2.3 凸优化解算工具简介35-37
• 3.2.4 纵向平面轨迹优化问题转化37-40
• 3.3 助推分离段纵向轨迹优化问题求解40-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 高超声速飞行器助推分离段抗干扰设计46-66
• 4.1 引言46
• 4.2 助推分离段俯仰通道抗干扰设计46-58
• 4.2.1 问题描述46-49
• 4.2.2 俯仰通道抗干扰控制器设计49-56
• 4.2.3 仿真实例及分析56-58
• 4.3 助推分离段偏航通道抗干扰设计58-65
• 4.3.1 问题描述58-60
• 4.3.2 偏航通道抗干扰控制器设计60-63
• 4.3.3 仿真实例及分析63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 高超声速飞行器助推分离段俯仰通道仿真分析66-72
• 5.1 引言66
• 5.2 助推分离段俯仰通道仿真分析66-70
• 5.3 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李阳,朱家仪,李树民;非线性控制理论的回顾与展望[J];飞航导弹;2004年11期

2 朱云骥,史忠科;高超声速飞行器飞行特性和控制的若干问题[J];飞行力学;2005年03期

3 李文杰;牛文;;布拉莫斯-2高超声速导弹首次亮相印度航展[J];飞航导弹;2013年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘燕斌;高超声速飞行器建模及其先进飞行控制机理的研究[D];南京航空航天大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 许志;高超音速飞行器动力学与动态特性分析[D];西北工业大学;2005年

2 周树静;高超声速飞行器爬升段轨迹优化与跟踪[D];哈尔滨工业大学;2012年

，

本文编号：839699