自旋制导炮弹自适应解耦控制方法研究

发布时间：2020-04-18 21:12

【摘要】：制导炮弹技术是如今兵器科学领域的重要发展分支,飞行过程中绕弹体纵轴自旋的制导炮弹是其中重点研究对象之一,弹体绕纵轴的滚转运动使制导炮弹的运动变的复杂,使其动力学呈现了复杂的非线性特点,呈现了较强的耦合特性,给飞行控制设计带来了难度,因此本文针对自旋制导炮弹较大的飞行空域和强耦合性的特点,研究其解耦控制问题。采用"系数冻结"法建立自旋制导炮弹弹体扰动运动数学模型,"小扰动"假设求得弹体传递函数。通过分析自旋制导炮弹的动态特性,采用经典PID和Z-N改进型PID设计弹体过载自动驾驶仪,仿真结果改进型Z-N可以实现自动驾驶仪更快速响应,具备较好的自适应性和鲁棒性。研究了自旋制导炮弹线性控制系统设计方法,利用相对增益判定耦合度,采用前馈-反馈补偿设计了弹体双通道控制补偿器解耦,并结合PID控制器设计解耦控制算法。运用PID控制结合前馈补偿器设计制导炮弹的解耦控制系统。该方法简化了控制器,实现了对制导炮弹强耦合系统的解耦。经数值仿真分析可知,所设计的控制方法在强耦合和参数摄动下,具有较快的响应能力、较好的指令跟踪精度和强鲁棒特性,基本满足系统性能要求。实际工程对于攻角侧滑角等无法实现精确测量,线性系统忽略较多因素无法逼近弹体真实系统,因此建立自旋制导炮弹非线性时变模型。通过设计神经网络干扰观测器利用万能逼近原理逼近系统复合干扰,采用H∞方法设计弹体控制器,在Matlab/Simulink操作环境中进行仿真并结合理论研究可以得出,控制方法在强耦合非线性模型下具备快速响应、精确的指令跟踪特性,误差快速降为0,很好的规避了控制误差对于系统的影响,实现对制导炮弹强耦合系统解耦,能够很好的满足系统性能需求。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ413.6

【参考文献】

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本文编号：2632540