直/气复合控制拦截弹控制策略研究

发布时间：2021-10-12 17:17

　　面对日益增强的现代空中威胁,精确制导武器、高超声速飞行器以及大机动能力的弹道导弹的投入使用,传统拦截弹的碎片杀伤方式由于能量不足难以对目标造成破坏,导致突防概率大幅提高,这都对防空拦截技术提出了更苛刻的要求,传统的气动舵控制存在舵偏角限制和延迟,已经不能满足现代精确拦截的要求,在弹体上加装姿控发动机可以显著提高导弹的响应速度和机动能力,实现“趋零脱靶量”的碰撞杀伤,本文对姿控式直/气复合控制拦截弹进行设计,论文的工作主要包括:第一,姿控式直接力/气动力复合控制拦截弹动力学精确建模。通过气动软件计算出了导弹飞行过程中的气动参数并进行插值拟合,考虑地球的自转和扁率在北天东系下建立导弹的质心动力学方程,在准弹体系下建立导弹转动运动动力学方程,进行了无控导弹的仿真验证,验证了导弹模型的正确性及稳定性,为后文的设计奠定了基础。第二,姿控式直接力/气动力复合控制拦截弹控制律设计。首先从工程实际出发,基于经典控制理论对角度进行小量化假设从而实现了方程的近似解耦,设计了直/气复合控制律,分析了系统的稳定性并给出了仿真验证;然后,基于逆系统理论设计了直/气复合动态逆控制律,针对动态逆控制对模型敏感的缺点... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的目的及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 防空反导系统发展现状
        1.2.2 导弹控制方法研究现状
        1.2.3 直/气复合控制技术
        1.2.4 点火算法研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 直/气复合控制自旋拦截弹动力学模型
    2.1 引言
    2.2 拦截弹气动参数
    2.3 拦截弹动力学模型
        2.3.1 坐标系的定义及其转换关系
        2.3.2 坐标系转换关系
        2.3.3 质心运动模型
        2.3.4 绕质心转动运动学方程
        2.3.5 绕质心转动动力学方程
        2.3.6 角度转换关系方程
        2.3.7 导弹受到的力和力矩
    2.4 无控拦截弹仿真分析
    2.5 本章小结
第3章 姿控式直/气复合控制拦截弹控制器设计
    3.1 引言
    3.2 动态逆理论
        3.2.1 逆系统理论
        3.2.2 状态反馈型动态逆控制
    3.3 姿控式直/气复合姿态控制模型
    3.4 基于经典控制理论的直/气复合控制律设计
        3.4.1 纯气动力控制系统设计
        3.4.2 直接力控制系统设计
        3.4.3 仿真分析
    3.5 姿控式直/气复合控制拦截弹动态逆控制系统设计
        3.5.1 纯气动控制系统动态逆控制系统设计
        3.5.2 直/气复合控制系统设计
        3.5.3 跟踪微分器
        3.5.4 仿真分析
    3.6 基于扩张状态观测器的直/气复合动态逆控制系统设计
        3.6.1 扩展状态观测器的设计
        3.6.2 仿真分析
    3.7 本章小结
第4章 姿控发动机点火策略
    4.1 引言
    4.2 姿控发动机模型
    4.3 点火策略
        4.3.1 指令分解点火策略
        4.3.2 带有误差补偿的叠加点火法
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 直/气复合控制拦截弹末段6DOF仿真
    5.1 引言
    5.2 修正比例导引律研究
    5.3 弹道导弹再入段拦截仿真
        5.3.1 经典控制导弹拦截再入目标6DOF仿真分析
        5.3.2 动态逆控制导弹拦截再入目标6DOF仿真分析
    5.4 高超声速飞行器拦截仿真
        5.4.1 经典控制导弹拦截再入机动目标6DOF仿真分析
        5.4.2 动态逆控制导弹拦截再入机动目标6DOF仿真分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年国外高超声速飞行器技术发展综述[J]. 张灿,胡冬冬,叶蕾,李文杰,刘都群.  战术导弹技术. 2018(01)
[2]2016年国外防空反导发展综述[J]. 高雁翎,张梦湉,贾晨阳.  战术导弹技术. 2017(02)
[3]中国引进研制防空导弹始末[J]. 徐秉君.  百年潮. 2016(02)
[4]国外防空反导系统新进展[J]. 陈兢,高雁翎.  战术导弹技术. 2015(06)
[5]国外洲际弹道导弹及其制导技术发展分析[J]. 杨卫丽,夏东坤,陈升泽.  战术导弹技术. 2015(03)
[6]动能拦截器姿控固体小火箭点火算法设计[J]. 李广华,张洪波,汤国建.  国防科技大学学报. 2015(01)
[7]防空导弹的复合控制系统设计方案研究[J]. 张晨,杨军.  计算机仿真. 2013(09)
[8]基于自适应退步理论的导弹直接力/气动力复合制导研究[J]. 张天宇,董长虹.  战术导弹技术. 2013(03)
[9]PAC-3拦截弹六自由度反导建模与拦截仿真分析[J]. 刘芳,陈万春.  飞行力学. 2012(05)
[10]基于自抗扰的直接力与气动力复合控制系统设计[J]. 王宇航,姚郁,毕永涛.  宇航学报. 2009(04)

硕士论文
[1]高超声速飞行器改进自抗扰控制方法研究[D]. 邱搏博.哈尔滨工业大学 2014
[2]空空导弹制导与控制问题研究[D]. 张研.哈尔滨工业大学 2013
[3]低速滚转导弹直接力/气动力复合控制方法研究[D]. 曾祥鑫.哈尔滨工业大学 2013
[4]直接侧向力/气动力复合控制的制导控制技术研究[D]. 王士超.哈尔滨工业大学 2012
[5]高超声速飞行器自抗扰姿态控制研究[D]. 宋志国.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3432991