基于群智能优化的空空导弹鲁棒PID控制器设计

发布时间：2021-12-10 20:13

　　空空导弹作为现代空战中的主要武器,其性能的高低成为决定空战胜负的重要因素。目前,新一代导弹面临诸如非线性特性、通道耦合和各类不确定性等控制难题,采用经典控制理论设计的控制器已经难以解决,而采用H_∞和μ综合等传统鲁棒控制方法设计的控制器存在阶次过高难以工程化应用的问题。本文以经典PID控制器作为系统控制结构,在控制系统设计中考虑系统的鲁棒性能指标,并且采用群智能优化中的非支配排序化学反应优化算法优化控制器参数,以完成鲁棒PID控制器设计。首先,本文建立了样例空空导弹非线性数学模型并对其进行了配平线性化,对各特征点线性化模型进行了操稳性分析、基于奇异值曲线的频域分析和对象不确定性分析,为后续鲁棒PID控制器的设计提供了基础。其次,通过对线性模型纵向通道的鲁棒控制器设计获取权函数,权函数在鲁棒PID控制器设计过程中用于计算鲁棒性指标。由于权函数的选取没有一般性的理论指导,因此提出群智能优化中的化学反应优化算法优化设计满足控制要求的权函数。再次,在Raytheon驾驶仪控制结构下,同时考虑闭环系统鲁棒性,应用上述优化所得权函数完成样例空空导弹鲁棒PID控制器设计。并且提出... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

AIM-9B空空导弹

图 1.1AIM-9B 空空导弹 图 1.2AIM-4A 空空导弹第二代空空导弹出现在 20 世纪 60 年代，较第一代，其推进系统有所改进，导弹的攻击包线也有所扩大。但是第二代空空导弹的缺陷在于繁杂的发射过程，战斗机飞行员需要采取多次机动才能发射一枚导弹，且其机动能力有限，依然难以攻击高机动目标。第二代红外弹的经典代表有苏联的 P-60“蚜虫”、美国的 AIM-9D“响尾蛇”（如图 1.3 所示）等；雷达弹有美国的AIM-7D/E“麻雀”（如图 1.4 所示）等。图 1.3AIM-9D 空空导弹 图 1.4AIM-7E 空空导弹第三代空空导弹发展于 20 世纪 80 年代，由于发动机、引信和战斗部等各方面组件水平有所提高，又引入数字自动驾驶仪，全面提升了这一代空空导弹的性能，具有攻击大机动目标的

基于群智能优化的空空导弹鲁棒 PID 控制器设计图 1.1AIM-9B 空空导弹 图 1.2AIM-4A 空空导弹第二代空空导弹出现在 20 世纪 60 年代，较第一代，其推进系统有所改进，导弹的攻击包线也有所扩大。但是第二代空空导弹的缺陷在于繁杂的发射过程，战斗机飞行员需要采取多次机动才能发射一枚导弹，且其机动能力有限，依然难以攻击高机动目标。第二代红外弹的经典代表有苏联的 P-60“蚜虫”、美国的 AIM-9D“响尾蛇”（如图 1.3 所示）等；雷达弹有美国的AIM-7D/E“麻雀”（如图 1.4 所示）等。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]2016年国外空空导弹发展动态研究[J]. 任淼,文琳,王秀萍.  航空兵器. 2017(01)
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[5]多目标决策下Pareto非支配解的快速构造方法[J]. 王芳,饶运清,唐秋华,何晓霞,张利平.  系统工程理论与实践. 2016(02)
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[8]基于μ综合方法的空空导弹鲁棒驾驶仪设计[J]. 张民,陈欣,陆宇平,臧月进.  上海交通大学学报. 2011(03)
[9]空空导弹驾驶仪鲁棒性分析[J]. 张民,陈欣,陆宇平.  兵工学报. 2010(07)
[10]大攻角飞行空空导弹鲁棒自动驾驶仪设计[J]. 张举,祝小平.  火力与指挥控制. 2010(04)

硕士论文
[1]空空导弹定结构鲁棒控制律优化设计研究[D]. 应巧萍.南京航空航天大学 2016
[2]空-空导弹μ综合控制器设计与研究[D]. 臧月进.南京航空航天大学 2012
[3]一种新型空-空导弹的控制律研究[D]. 刘慧.南京航空航天大学 2010



本文编号：3533315