基于滑模控制理论的新型制导算法研究
发布时间：2021-09-06 01:31
战术导弹精确毁伤目标是现代战争的主旋律,多导弹同时攻击目标是未来战争的发展趋势。在此背景下,本文对战术导弹制导律算法进行了研究与设计,引入二阶滑动模态控制理论与Super-twisting算法,在增强制导律鲁棒性的同时,使得导弹制导系统状态量在有限时间内收敛至滑模面。通过严格Lyapunov函数和数学仿真验证了所设计算法的稳定性、可行性与实用性。研究拦截弹打击高速高机动性目标的问题。分别在二维和三维条件下,建立了考虑目标机动性的制导过程物理模型与数学模型;引入扰动观测器和二阶滑模观测器来观测目标机动性;引入二阶滑模控制理论,改进了Super-twisting算法,设计弹目视线角速率有限时间收敛制导律,以保证导弹精确命中目标;在此基础上,设计落角约束制导律;将有限时间收敛制导律扩展至三维条件下。构造新型严格Lyapunov函数,通过详细的理论分析证明上述制导律的有限时间收敛特性。通过数学仿真证明所述制导律可在此背景下精确碰撞目标,并可将终端落角约束至任意值。研究多导弹同时攻击目标问题。设计飞行时间与攻击角度同时约束的制导律。建立了多导弹协同制导的物理模型与数学模型,引入了期望落角的表达式...
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 应用于导弹制导律的发展现状
1.2.1 比例导引制导律
1.2.2 基于最优控制理论的制导律
1.2.3 基于滑模理论的制导律
1.2.4 其他新型制导律
1.3 多导弹协同攻击发展现状
1.3.1 飞行时间与攻击角度同时约束条件下的制导律
1.3.2 闭环制导协同制导策略
1.4 论文的主要内容与创新点
1.4.1 论文的主要内容
1.4.2 论文的创新点与主要贡献
第2章 单独作战导弹滑模制导律设计
2.1 引言
2.2 考虑目标运动状态的制导模型
2.2.1 二维平面内的弹目相对运动模型
2.2.2 三维空间内的弹目相对运动模型
2.3 目标运动状态观测器
2.3.1 高阶微分观测器
2.3.2 二阶滑模观测器
2.4 弹目视线角速率在有限时间收敛的制导律
2.4.1 二阶滑模制导律与收敛性分析
2.4.2 仿真算例与结果分析
2.4.3 三维空间有限时间收敛制导律
2.4.4 三维空间仿真结果分析
2.5 考虑落角约束的制导律
2.5.1 二阶滑模制导律与收敛性分析
2.5.2 仿真算例与结果分析
2.6 小结
第3章 飞时落角约束下攻击静止目标的制导律
3.1 引言
3.2 问题描述
3.2.1 二维平面内制导模型
3.2.2 期望弹目视线角表述方法
3.2.3 剩余飞行时间的估计方法
3.3 飞时落角同时约束制导律
3.3.1 二阶滑模鲁棒制导律
3.3.2 仿真算例与结果分析
3.4 三维空间制导律的初步探究
3.4.1 速度分解制导模型
3.4.2 三维空间制导模型
3.4.3 三维环境下的期望弹目视线角与剩余飞行时间估计式
3.4.4 三维飞时落角约束制导律
3.4.5 仿真算例与结果分析
3.5 小结
第4章 基于双层协同制导结构的协同制导算法
4.1 引言
4.2 基于协调变量双层协同制导结构
4.2.1 协调变量与协调函数
4.2.2 双层协调制导结构
4.3 协同制导算法的设计
4.3.1 协同制导的数学模型
4.3.2 基于STW算法的新型飞时落角收敛制导律
4.3.3 飞时约束制导律
4.3.4 落角约束制导律
4.3.5 双层协调制导结构的顶层算法
4.4 仿真算例与结果分析
4.5 小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于红外制导弹药的变增益比例导引律[J]. 臧路尧,侯淼,王辉,王广帅,林德福. 红外与激光工程. 2017(05)
[2]双层自适应快速super twisting控制算法[J]. 杨雅君,廖瑛,尹大伟,郑宇昕. 控制理论与应用. 2016(08)
[3]基于最优二次型理论的滚转导弹三回路驾驶仪设计与研究[J]. 范世鹏,林德福,姚怀瑾,路宇龙,祁载康. 兵工学报. 2015(05)
[4]基于LQR的弹道跟踪制导律设计[J]. 张大元,雷虎民,吴玲,邵雷,王君. 固体火箭技术. 2014(06)
[5]碰撞自规避多弹分布式协同制导与控制[J]. 后德龙,陈彬,王青,孙雪娇,倪茂林. 控制理论与应用. 2014(09)
[6]多导弹分布式协同制导与反步滑模控制方法[J]. 周锐,孙雪娇,吴江,陈哨东. 控制与决策. 2014(09)
[7]扩展的多约束最优制导律及其特性研究[J]. 温求遒,刘大卫,夏群利,李然. 兵工学报. 2014(05)
[8]具有自适应滑模项的最优滑模制导律设计[J]. 李文武,王京,张勇军. 计算机仿真. 2014(05)
[9]多导弹协同制导规律研究现状及展望[J]. 肖增博,雷虎民,滕江川,王好新. 航空兵器. 2011(06)
[10]多导弹时间协同制导:一种领弹-被领弹策略[J]. 张友安,马国欣,王兴平. 航空学报. 2009(06)
博士论文
[1]制导弹药精确导引技术研究[D]. 王广帅.北京理工大学 2016
本文编号：3386466
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 应用于导弹制导律的发展现状
1.2.1 比例导引制导律
1.2.2 基于最优控制理论的制导律
1.2.3 基于滑模理论的制导律
1.2.4 其他新型制导律
1.3 多导弹协同攻击发展现状
1.3.1 飞行时间与攻击角度同时约束条件下的制导律
1.3.2 闭环制导协同制导策略
1.4 论文的主要内容与创新点
1.4.1 论文的主要内容
1.4.2 论文的创新点与主要贡献
第2章 单独作战导弹滑模制导律设计
2.1 引言
2.2 考虑目标运动状态的制导模型
2.2.1 二维平面内的弹目相对运动模型
2.2.2 三维空间内的弹目相对运动模型
2.3 目标运动状态观测器
2.3.1 高阶微分观测器
2.3.2 二阶滑模观测器
2.4 弹目视线角速率在有限时间收敛的制导律
2.4.1 二阶滑模制导律与收敛性分析
2.4.2 仿真算例与结果分析
2.4.3 三维空间有限时间收敛制导律
2.4.4 三维空间仿真结果分析
2.5 考虑落角约束的制导律
2.5.1 二阶滑模制导律与收敛性分析
2.5.2 仿真算例与结果分析
2.6 小结
第3章 飞时落角约束下攻击静止目标的制导律
3.1 引言
3.2 问题描述
3.2.1 二维平面内制导模型
3.2.2 期望弹目视线角表述方法
3.2.3 剩余飞行时间的估计方法
3.3 飞时落角同时约束制导律
3.3.1 二阶滑模鲁棒制导律
3.3.2 仿真算例与结果分析
3.4 三维空间制导律的初步探究
3.4.1 速度分解制导模型
3.4.2 三维空间制导模型
3.4.3 三维环境下的期望弹目视线角与剩余飞行时间估计式
3.4.4 三维飞时落角约束制导律
3.4.5 仿真算例与结果分析
3.5 小结
第4章 基于双层协同制导结构的协同制导算法
4.1 引言
4.2 基于协调变量双层协同制导结构
4.2.1 协调变量与协调函数
4.2.2 双层协调制导结构
4.3 协同制导算法的设计
4.3.1 协同制导的数学模型
4.3.2 基于STW算法的新型飞时落角收敛制导律
4.3.3 飞时约束制导律
4.3.4 落角约束制导律
4.3.5 双层协调制导结构的顶层算法
4.4 仿真算例与结果分析
4.5 小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于红外制导弹药的变增益比例导引律[J]. 臧路尧,侯淼,王辉,王广帅,林德福. 红外与激光工程. 2017(05)
[2]双层自适应快速super twisting控制算法[J]. 杨雅君,廖瑛,尹大伟,郑宇昕. 控制理论与应用. 2016(08)
[3]基于最优二次型理论的滚转导弹三回路驾驶仪设计与研究[J]. 范世鹏,林德福,姚怀瑾,路宇龙,祁载康. 兵工学报. 2015(05)
[4]基于LQR的弹道跟踪制导律设计[J]. 张大元,雷虎民,吴玲,邵雷,王君. 固体火箭技术. 2014(06)
[5]碰撞自规避多弹分布式协同制导与控制[J]. 后德龙,陈彬,王青,孙雪娇,倪茂林. 控制理论与应用. 2014(09)
[6]多导弹分布式协同制导与反步滑模控制方法[J]. 周锐,孙雪娇,吴江,陈哨东. 控制与决策. 2014(09)
[7]扩展的多约束最优制导律及其特性研究[J]. 温求遒,刘大卫,夏群利,李然. 兵工学报. 2014(05)
[8]具有自适应滑模项的最优滑模制导律设计[J]. 李文武,王京,张勇军. 计算机仿真. 2014(05)
[9]多导弹协同制导规律研究现状及展望[J]. 肖增博,雷虎民,滕江川,王好新. 航空兵器. 2011(06)
[10]多导弹时间协同制导:一种领弹-被领弹策略[J]. 张友安,马国欣,王兴平. 航空学报. 2009(06)
博士论文
[1]制导弹药精确导引技术研究[D]. 王广帅.北京理工大学 2016
本文编号：3386466
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3386466.html
