头体分离动力学与控制方法研究
发布时间：2021-03-25 20:12
多弹头导弹作为一种战略武器,具有强大的威慑作用。多弹头导弹头体分离过程中,分离的弹头可能会由于初始姿态或外界环境的影响与分离母舱发生碰撞,导致分离任务失败,因此分离控制方式的有效性和鲁棒性非常重要。同时,子弹完成分离之后要完成对下一个固定目标或变动后其它目标的打击任务,需要对分离母舱进行制导控制,如何克服扰动,提高打击精度成为研究制导控制的重点。针对以上问题,本文主要对多弹头导弹的分离间距判断与分离控制方法、分离完成后的制导控制方法进行了研究。主要完成了以下几方面的工作和创新研究:（1）根据物体的几何规律性,以及空间线段到一个规律性几何体距离的凹凸性,对现有头体分离间距计算方法进行了改进,与其它分离间距计算方法进行了仿真对比,验证了本文所提方法的快速性;（2）建立了导弹头体分离动力学与控制及其碰撞检测模型,开发了仿真软件,并用Adams动力学仿真软件对模型的正确性进行验证,为分离参数设计提供快速仿真工具;（3）针对喷气分离结构的特点和常规时序控制分离方式的不足,提出了一种基于偏航角误差阈值开关的闭环控制方法,进行数值仿真验证,与开环时序控制方式进行对比,从分离安全性、鲁棒性等几个方面比...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景和意义
1.1.1 多弹头导弹国内外研究现状
1.1.2 研究工作的意义
1.2 头体分离动力学及控制的研究现状
1.2.1 分离姿态控制方法
1.2.2 分离制导控制方法
1.3 本文的主要研究内容
第二章 分离系统模型的建立
2.1 分离系统动力学模型的建立
2.1.1 基本假设
2.1.2 坐标系的建立
2.1.3 动力学方程的建立
2.2 分离过程系统分析
2.2.1 坐标系与坐标转换
2.2.2 分离系统参数
2.2.3 分离过程受力分析
2.3 本章小结
第三章 分离间距计算方法改进
3.1 分离间距计算的主要方法
3.2 分离间距快速计算方法的改进
3.2.1 算法原理
3.2.2 算法的实现与证明
3.3 算例仿真与分析
3.4 本章小结
第四章 基于偏航角误差阈值开关的闭环分离控制方法
4.1 引言
4.2 分离过程模型建立和验证
4.3 分离过程PD姿态控制方法
4.3.1 方法描述
4.3.2 仿真分析
4.4 反推分离力参与的开环控制分离方法
4.4.1 方法描述
4.4.2 开环时序控制分离方法的时序优化
4.4.3 仿真分析
4.5 阈值开关闭环分离控制方法
4.5.1 方法描述
4.5.2 仿真分析
4.6 本章小结
第五章 分离制导控制方法研究
5.1 预测迭代制导方法
5.1.1 基于最小能量弹道的预测迭代制导过程框图及原理
5.1.2 需要速度的计算
5.1.3 虚拟目标经纬度的计算预测
5.1.4 基于轴向视加速度测量的中段机动变轨状态预估
5.2 动目标打击时虚拟目标经纬度的方法
5.3 头体分离后的预测迭代制导计算
5.4 分离制导控制的数值仿真分析
5.4.1 分离制导模型与算法的仿真验证
5.4.2 机动变轨算法收敛的临界推力与最大变轨能力仿真分析
5.4.3 与速度增益法的比较
5.4.4 姿态控制偏差干扰的仿真分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
攻读硕士期间主要工作
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外弹道导弹机动突防策略浅析[J]. 方喜龙,刘新学,张高瑜,王芳. 飞航导弹. 2011(12)
[2]多星发射上面级姿态变结构控制方法研究[J]. 张凤宁,余薛浩,王鹏,王建清. 上海航天. 2011(02)
[3]计算点到曲面最短距离的网格法[J]. 徐汝锋,陈志同,陈五一. 计算机集成制造系统. 2011(01)
[4]俄罗斯潜射战略弹道导弹的发展与前景[J]. 杨玉堃. 导弹与航天运载技术. 2009(02)
[5]基于LQR的小卫星磁姿态控制设计[J]. 郭延宁,李传江,马广富. 空间控制技术与应用. 2008(05)
[6]滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J]. 刘金琨,孙富春. 控制理论与应用. 2007(03)
[7]国外战略导弹的现状及发展趋势[J]. 穆利军,蔡远文. 兵工自动化. 2007(04)
[8]飞行器轨迹优化应用遗传算法的参数化与约束处理方法研究[J]. 陈刚,万自明,徐敏,陈士橹. 系统仿真学报. 2005(11)
[9]基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架[J]. 周黎妮,唐国金,罗亚中. 系统仿真学报. 2005(10)
[10]美俄空间攻防武器装备的发展趋势[J]. 童雄辉,才满瑞,齐艳丽,陈允宗. 导弹与航天运载技术. 2004(06)
博士论文
[1]空间快速响应发射转移轨道设计与制导方法研究[D]. 张洪波.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于滑模变结构的火星探测器姿态控制研究[D]. 王喆鑫.哈尔滨工业大学 2011
[2]航天器轨道机动动力学和分离动力学研究[D]. 袁瑞.上海交通大学 2009
[3]基于变结构自适应控制方法的小卫星姿态控制研究[D]. 郑敏.南京航空航天大学 2008
[4]远程弹道导弹迭代制导方法研究[D]. 王东丽.哈尔滨工业大学 2007
[5]基于模糊控制的卫星姿态控制方法研究[D]. 王蜀泉.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2005
[6]小型天文卫星高精度姿态确定和控制技术研究[D]. 韩聪颖.西北工业大学 2004
[7]三轴稳定卫星姿态确定和姿态控制系统研究[D]. 柏林.西北工业大学 2001
本文编号：3100254
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景和意义
1.1.1 多弹头导弹国内外研究现状
1.1.2 研究工作的意义
1.2 头体分离动力学及控制的研究现状
1.2.1 分离姿态控制方法
1.2.2 分离制导控制方法
1.3 本文的主要研究内容
第二章 分离系统模型的建立
2.1 分离系统动力学模型的建立
2.1.1 基本假设
2.1.2 坐标系的建立
2.1.3 动力学方程的建立
2.2 分离过程系统分析
2.2.1 坐标系与坐标转换
2.2.2 分离系统参数
2.2.3 分离过程受力分析
2.3 本章小结
第三章 分离间距计算方法改进
3.1 分离间距计算的主要方法
3.2 分离间距快速计算方法的改进
3.2.1 算法原理
3.2.2 算法的实现与证明
3.3 算例仿真与分析
3.4 本章小结
第四章 基于偏航角误差阈值开关的闭环分离控制方法
4.1 引言
4.2 分离过程模型建立和验证
4.3 分离过程PD姿态控制方法
4.3.1 方法描述
4.3.2 仿真分析
4.4 反推分离力参与的开环控制分离方法
4.4.1 方法描述
4.4.2 开环时序控制分离方法的时序优化
4.4.3 仿真分析
4.5 阈值开关闭环分离控制方法
4.5.1 方法描述
4.5.2 仿真分析
4.6 本章小结
第五章 分离制导控制方法研究
5.1 预测迭代制导方法
5.1.1 基于最小能量弹道的预测迭代制导过程框图及原理
5.1.2 需要速度的计算
5.1.3 虚拟目标经纬度的计算预测
5.1.4 基于轴向视加速度测量的中段机动变轨状态预估
5.2 动目标打击时虚拟目标经纬度的方法
5.3 头体分离后的预测迭代制导计算
5.4 分离制导控制的数值仿真分析
5.4.1 分离制导模型与算法的仿真验证
5.4.2 机动变轨算法收敛的临界推力与最大变轨能力仿真分析
5.4.3 与速度增益法的比较
5.4.4 姿态控制偏差干扰的仿真分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
攻读硕士期间主要工作
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外弹道导弹机动突防策略浅析[J]. 方喜龙,刘新学,张高瑜,王芳. 飞航导弹. 2011(12)
[2]多星发射上面级姿态变结构控制方法研究[J]. 张凤宁,余薛浩,王鹏,王建清. 上海航天. 2011(02)
[3]计算点到曲面最短距离的网格法[J]. 徐汝锋,陈志同,陈五一. 计算机集成制造系统. 2011(01)
[4]俄罗斯潜射战略弹道导弹的发展与前景[J]. 杨玉堃. 导弹与航天运载技术. 2009(02)
[5]基于LQR的小卫星磁姿态控制设计[J]. 郭延宁,李传江,马广富. 空间控制技术与应用. 2008(05)
[6]滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J]. 刘金琨,孙富春. 控制理论与应用. 2007(03)
[7]国外战略导弹的现状及发展趋势[J]. 穆利军,蔡远文. 兵工自动化. 2007(04)
[8]飞行器轨迹优化应用遗传算法的参数化与约束处理方法研究[J]. 陈刚,万自明,徐敏,陈士橹. 系统仿真学报. 2005(11)
[9]基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架[J]. 周黎妮,唐国金,罗亚中. 系统仿真学报. 2005(10)
[10]美俄空间攻防武器装备的发展趋势[J]. 童雄辉,才满瑞,齐艳丽,陈允宗. 导弹与航天运载技术. 2004(06)
博士论文
[1]空间快速响应发射转移轨道设计与制导方法研究[D]. 张洪波.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于滑模变结构的火星探测器姿态控制研究[D]. 王喆鑫.哈尔滨工业大学 2011
[2]航天器轨道机动动力学和分离动力学研究[D]. 袁瑞.上海交通大学 2009
[3]基于变结构自适应控制方法的小卫星姿态控制研究[D]. 郑敏.南京航空航天大学 2008
[4]远程弹道导弹迭代制导方法研究[D]. 王东丽.哈尔滨工业大学 2007
[5]基于模糊控制的卫星姿态控制方法研究[D]. 王蜀泉.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2005
[6]小型天文卫星高精度姿态确定和控制技术研究[D]. 韩聪颖.西北工业大学 2004
[7]三轴稳定卫星姿态确定和姿态控制系统研究[D]. 柏林.西北工业大学 2001
本文编号：3100254
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3100254.html
