空空导弹制导与控制算法研究

发布时间：2020-06-30 00:35

【摘要】：导弹制导与控制系统是导弹系统的核心组成部分。导弹的打击精度取决于其制导与控制系统的性能优劣。特别地,在现代战争模式下,导弹的作战环境复杂多变,在大空域高机动飞行时受到外部干扰的影响也越来越大。同时,航空工业的发展也使得拦截目标的对抗性和机动性越来越强。以上众多的因素,对现代导弹制导与控制系统均提出了更为严格的要求。本文以空空导弹为对象,设计导弹制导与控制系统算法。主要内容如下:首先建立了空空导弹数学模型。介绍了导弹运动学分析过程中常用的坐标系以及坐标系间转换关系,然后对作用在导弹上的力和力矩进行分析,在此基础上建立导弹运动学方程和动力学方程。根据导弹-目标(弹-目)三维空间运动关系推导出弹-目三维空间模型,据此进行导弹制导系统的设计。另外,以导弹控制系统的俯仰通道为例对控制系统进行研究,建立了导弹控制系统俯仰通道标称模型。其次设计了空空导弹末段制导律。针对目标有大机动或时变机动的情况,运用内模原理和反步设计法,设计了基于内模原理的自适应制导律。设计过程中将目标机动视为由外部系统产生的未知扰动,运用内模原理,设计自适应扰动观测器,得到干扰估计值;然后与目标无机动时设计的标称制导律结合,得到最终的自适应内模制导律。通过理论分析证明了该方法的稳定性和准确性。仿真结果表明,该闭环系统能对外部干扰进行实时估计,具有良好的干扰抑制能力和制导性能。再次设计了空空导弹控制律。在控制系统俯仰通道标称模型基础上,考虑在实际飞行过程中,由实验得到的导弹空气动力系数存在一定误差,本文对导弹控制系统进行了不确定性描述。在此不确定模型基础上设计鲁棒控制律。仿真结果表明受控系统具有较强的鲁棒性和稳定性。同时,考虑高空飞行时导弹空气舵控制效率下降,系统响应变慢,引入气动力/直接力复合控制,设计了气动力/直接力分配策略。理论分析和数值仿真结果均表明,气动力/直接力复合控制相比单独依靠空气舵控制能加快系统响应速度。最后,对全文工作做了总结以及对未来工作的展望。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ765;TJ762.23
【图文】：

导弹制导,基本结构,控制系统,导弹

（１）从单模导引到多模导引；逡逑口）从单机制导到网络制导；逡逑（３）从单一气动控制到异构多执行机构控制；逡逑（４）从能量固定到能量管理；逡逑（５）从串行设计到一体化设计；逡逑（巧从独立制导引信到制导引信一体化。逡逑１．３导弹末制导律研究现状逡逑导弹的制导与控制系统Ｗ导弹为控制对象，包括制导系统和控制系统两部分，逡逑基本结构如图１－１所示。前者的主要任务是根据测得的导弹－目标位置信息形成制逡逑导指令，后者是根据制导指令控制并稳定导弹飞行，制导指令的形成由制导律完逡逑成，而控制和稳定导弹的飞行则Ｗ控制律为依据，因此对导弹制导与控制系统的逡逑研究必然落脚于对制导律和控制律的研究。逡逑＇

维空间,运动关系,变换关系,单位向量

逦（２．１５）逡逑类似地，令？，｝？，＾分别表示Ｏｘ，ｏｙ和化坐标轴上的单位向量。参照上节逡逑给出的坐标之间的变换关系，推导得到图２－２中两坐标系之间的转换关系。逡逑ｈ逦！．逡逑Ｊｌ邋＝Ｌ｛ｑ？ｑｐ）邋ｊ逦（２．１６）逡逑ｓ＼逦ｗ逡逑式中，逡逑１９逡逑

【参考文献】