空-空导弹μ综合控制器设计与研究

发布时间：2021-04-20 00:25

　　保证整个飞行包线内的高机动性是第四代空-空导弹自动驾驶仪的特征之一，因此控制器设计面临的问题不再只是对指令的快速响应或者系统稳定性基础上的大机动性控制能力，还需要保证大剖面内的鲁棒性。主导过去几十年空-空导弹自动驾驶仪设计的经典控制方法很难满足这些要求，而鲁棒μ综合方法能将被控对象的不确定性纳入到控制器的设计过程中，是解决第四代空-空导弹自动驾驶仪控制器设计问题的一个有效途径。论文首先建立了样例空-空导弹的数学模型，将各类不确定性归算后应用μ综合方法设计了纵向和横侧向控制器，并采用μ分析来测验相应控制器的鲁棒性。为实现全弹道内的稳定指令飞行，着重研究了一类基于插值的μ综合控制器增益调度策略：建立了以动压为调度变量，基于控制器实现矩阵插值和控制信号插值的两种调度方案。通过仿真分析，提出了一种“调节/混合”的改进调度方案，实现了控制器间的平滑切换，保证了在线和离线系统状态的一致性。其次，针对控制器的工程可实现性，研究并完成了控制器降阶优化和实现方法。μ综合控制器有与模型可比的阶次，通过平衡截断和Hankel范数逼近两种方法降阶对比，证明了Hankel范数逼近法更适合样例导弹的降阶优化；针对... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 空-空导弹概述
    1.2 研究背景
    1.3 鲁棒μ理论的发展
    1.4 国内外研究现状与发展
        1.4.1 导弹控制器研究现状
        1.4.2 课题研究基础
    1.5 关键问题与章节安排
        1.5.1 课题研究的关键问题
        1.5.2 论文章节安排
第二章 空-空导弹数学模型
    2.1 坐标系
    2.2 空-空导弹数学模型
        2.2.1 假设条件
        2.2.2 执行机构模型
        2.2.3 弹体的力和力矩
        2.2.4 导弹的动力学和运动学
    2.3 解耦与线性化模型
    2.4 对象分析
    2.5 本章小结
第三章 μ综合控制器设计与分析
    3.1 μ综合概述
        3.1.1 结构奇异值及其上界
        3.1.2 μ综合与 D-K 迭代
    3.2 不确定性分析
        3.2.1 不确定性评估
        3.2.2 参数不确定性归算
        3.2.3 增广控制模型
    3.3 控制策略
        3.3.1 性能指标制定
        3.3.2 控制方案选取
        3.3.3 控制结构设计
    3.4 μ综合控制器设计
        3.4.1 权函数设计
        3.4.2 纵向控制器设计
        3.4.3 横侧向控制器设计
    3.5 控制器性能分析
        3.5.1 μ分析简介
        3.5.2 控制器鲁棒性分析
    3.6 三通道联合仿真
    3.7 本章小结
第四章 全弹道控制器调度
    4.1 单控制器的保守性
    4.2 控制器调整策略
    4.3 全弹道空域划分
        4.3.1 调度变量选取
        4.3.2 K 均值聚类划分空域
    4.4 基于插值的调度实现
        4.4.1 状态空间实现矩阵插值调度
        4.4.2 输出信号插值调度
        4.4.3 两种插值调度方法对比
    4.5 插值调度实现的改进
    4.6 本章小结
第五章 控制器降阶与实现
    5.1 刚性方程与条件数
        5.1.1 刚性方程
        5.1.2 条件数
    5.2 μ综合控制器的特征
    5.3 μ综合控制器降阶
        5.3.1 主要降阶法概述
        5.3.2 降阶对比与性能分析
    5.4 μ控制器实现
        5.4.1 实现算法设计
        5.4.2 实时性分析
    5.5 本章小结
第六章 全弹道非线性仿真验证
    6.1 仿真平台构建
    6.2 非线性仿真
        6.2.1 定点非线性仿真
        6.2.2 全弹道数学仿真
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文主要工作
    7.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的论文
附录



本文编号：3148608