多导弹协同制导控制方法研究

发布时间：2020-10-26 02:32

　　 随着现代导弹技术的不断发展,导弹的突防能力越来越强,对于导弹进行拦截与防御的难度也逐渐增大。为了弥补单枚导弹的不足,采用多导弹时间协同制导在同一时刻进行拦截,进而提高拦截能力。本文探讨的多导弹协同拦截多个目标这一协同制导背景,导弹的中制导阶段和末制导阶段均处于大气层外,只能主动消耗燃料进行才能进行轨道控制,因此燃料十分宝贵。希望在尽可能节省燃料的情况下,实现协同制导,达到同时拦截到多个目标的目的。针对多导弹协同制导问题,由于目标的飞行弹道可以预报,我们可以预报某个给定时刻目标到达的位置,将其视作预测命中点。考虑到导弹采用开关式的轨控发动机,基于编队飞行的思想,分为主、辅导弹,中制导过程中主导弹采用Lambert制导策略,辅导弹采用相对主导弹的Hill制导策略,这两种制导策略可以根据选定的预测命中点和拦截时间来控制导弹的飞行轨迹,其到达预测命中点的时间是可控的。同时辅导弹采用Hill制导更利于在飞行过程中调整其与主导弹的距离。经中制导策略与导弹末制导律(例如,变结构制导律)结合,即当目标-导弹相对距离进入导引头探测距离后转入末制导方式,既可以飞行时间可控,又可以保证命中精度。针对导弹的避碰问题,本文首先提出了目标分配原则,之后应用黄金分割法对两个入轨飞行器之间最小距离进行计算,对任意两导弹之间的最小距离进行预报。合理的目标分配原则一定程度上可以减少导弹之间的干扰或者碰撞,在导弹飞行过程中,为进一步确保导弹彼此之间具备足够安全的距离,本文提出了辅导弹相对主导弹的悬停控制方法。最后,对上述算法和策略进行了仿真验证,验证了本文所提出的制导控制策略、目标分配策略等方法的有效性,拦截多目标的制导精度和命中时刻的一致性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TJ765
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多目标动态优化分配方法概述
        1.2.2 多导弹协同制导的研究现状
        1.2.3 多导弹编队飞行的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 导弹数学模型的建立
    2.1 引言
    2.2 常用坐标系的定义及转换
        2.2.1 常用坐标系的定义
        2.2.2 坐标转换矩阵
    2.3 弹道方程
        2.3.1 导弹质心运动方程
        2.3.2 目标质心运动方程
        2.3.3 导弹-目标相对运动信息计算公式
        2.3.4 导弹姿态运动方程
        2.3.5 控制力和控制力矩计算方程
        2.3.6 导弹的质量变化方程
    2.4 本章小结
第3章 LAMBERT制导方法研究
    3.1 引言
    3.2 椭圆轨道特性
        3.2.1 经典轨道六要素
        3.2.2 椭圆轨道参数
    3.3 Lambert制导
        3.3.1 转移轨道类型
        3.3.2 Lagrange时间转移方程
        3.3.3 由时间方程求转移轨道
        3.3.4 速度增益制导
        3.3.5 Lambert制导速度增益实现中轨控发动机推力控制方法
        3.3.6 轨控发动机推力控制方法
    3.4 仿真结果及分析
    3.5 本章小结
第4章 HILL制导方法研究
    4.1 引言
    4.2 椭圆轨道相对运动方程及状态解
    4.3 计算速度脉冲
    4.4 辅导弹相对主导弹的悬停控制方法
    4.5 仿真结果及分析
    4.6 本章小结
第5章 多导弹协同制导过程仿真结果
    5.1 引言
    5.2 目标分配原则
        5.2.1 基于预测命中点的目标分配原则
        5.2.2 仿真结果
    5.3 应用黄金分割法计算两飞行器的最小距离
        5.3.1 黄金分割法简介
        5.3.2 问题描述
        5.3.3 仿真算例
    5.4 多导弹中末制导过程完整仿真结果
        5.4.1 多导弹制导过程仿真
        5.4.2 多导弹拦截多目标中末制导过程Monte-Carlo仿真
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢

【参考文献】

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本文编号：2856356