助推滑翔飞行器主动段风载减小策略与制导方法研究

发布时间：2020-07-27 15:32

【摘要】：本文以助推滑翔飞行器为研究对象,为减小低空风场对弹道特性的影响,并满足高精度打击的作战要求,深入研究其主动段基于风场干扰程度系数的风载减小策略以及基于样条曲线的制导方法。提出了基于风场干扰程度系数的风载减小策略。根据标准弹道的设计方法,在给定的终端约束条件下,基于牛顿迭代法给出了标准程序角模型,并为了修正弹道偏差引入PD反馈控制生成了满足终端多约束条件的跟踪制导指令;考虑风场干扰因素,研究了风场干扰对弹道特性的影响以及风场干扰的传播机理;通过引入风场干扰程度系数K_W的概念,结合主动减载策略和被动减载策略,提出了一种实时风载减小策略。通过仿真分析可知,应用风载减小策略能够对风场干扰下的弹道进行有效修正,达到近50%的减载效果。研究了基于样条曲线的主动段制导方法。通过对助推滑翔飞行器主动段动力学模型的简化,根据主动段三级助推不同的飞行环境,分阶段对主动段的制导方法进行了研究:忽略气动力的影响,基于地心距样条曲线,结合能量管理的方法得到了一种满足主动段终端多约束条件的第三级样条曲线制导方法,并通过仿真分析验证了制导方法的可行性和强适应性;将第三级基于样条曲线的能量管理制导方法拓展到主动段第二级,通过二分法的数学计算理论得到了考虑复杂气动力的制导指令,仿真得到的弹道曲线说明了制导指令是有效的;将第一级程序制导指令以及二、三级基于样条曲线的制导指令相结合,通过主动段的弹道仿真和打靶拉偏仿真,验证了制导方法的可行性和鲁棒性。研究了基于高斯伪谱法的最优弹道跟踪制导方法。基于高斯伪谱法的基本原理,以主动段第二级的终端速度为优化目标,得到了主动段第二级最大终端速度的最优制导指令,并将其带入原动力学方程进行弹道仿真验证了最优制导指令的有效性;结合风载减小策略对前两级的最优制导指令进行修正,运用第三级基于样条曲线的制导方法,对主动段弹道进行了仿真计算,实现了对终端速度参数的有效控制;对本文研究的制导方法进行对比,分析了不同制导方法的特点:基于样条曲线的主动段制导方法具有不依赖标准弹道、对过程偏差具有强适应性的显著特点,跟踪最优弹道的制导方法则能对速度参数进行更好的控制。本文基于助推滑翔飞行器低弹道飞行的环境特点以及制导任务要求,研究了风载减小策略和主动段制导方法。研究表明,本文的研究成果对风场干扰条件下的飞行品质以及制导任务的完成情况均具有重要意义。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V271.4;TJ765.3
【图文】：

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文结合，通过仿真计算对比不同制导方法的应用条件并分析其特点。第六章，总结与展望。总结本文的主要研究成果和创新点，指出本文研究内容的局限性以及为后期需要继续研究的内容指明方向。论文的组织结构如图 1. 2 所示。

图 3. 1 为助推滑翔飞行器主动段飞行程序示意图。图 3. 1 助推滑翔飞行器主动段飞行程序示意图3.1.1 标准弹道程序角设计按照如图 3. 1 所示的飞行过程，需要给出各个飞行阶段的标准程序角，进而

国防科学技术大学研究生院硕次迭代的变量值， k h ， k v ， k 表示由第 k 次参数。终止条件取为12ccch hv v 其中1 ，2 ，3 为误差容许值，本文中取1 =5段标准弹道诸元的牛顿迭代计算流程如图 3. 2 所

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本文编号：2772027