基于NMPC的飞行器过载自动驾驶仪设计

发布时间：2024-03-06 00:49

　　随着空战中攻防对抗技术的持续发展,现有导弹的性能已难以满足越来越多的技战术要求,需要设计具有更高性能的空空导弹,而空空导弹自动驾驶仪则是关系到导弹飞行成败的关键系统之一。过载自动驾驶仪的任务是根据过载指令准确地对导弹进行控制,进而击中目标。空空导弹模型具有非线性和时变性的特点,同时在飞行过程中还受到各种扰动的影响,控制量也存在约束。针对上述问题建立空空导弹的精确模型,设计控制精度高鲁棒性强的过载自动驾驶仪具有重要意义。本文以空空导弹为研究背景,开展动力学建模和先进过载自动驾驶仪的设计工作,具体研究内容如下:1.建立了空空导弹的精确数学建模。首先建立了各种坐标系和推导了相应的转换矩阵,然后基于导弹的工作原理分析了作用于弹体上的力和力矩并建立了导弹的动力学运动学方程,最后给出了精确的导弹姿态控制数学模型。为接下来的控制器设计以及仿真奠定了基础。2.设计了空空导弹过载自动驾驶仪。针对空空导弹非线性强,存在各种约束和外部扰动的特点,提出一种基于广义扩张状态观测器和模型预测控制的过载自动驾驶仪设计方法。其中广义扩张状态观测器用于观测并补偿外部扰动和模型偏差;而模型预测控制基于补偿后的模型进行设计...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 导弹控制系统研究现状
        1.2.2 快速模型预测控制算法研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第2章 空空导弹数学建模
    2.1 引言
    2.2 坐标系的定义与转换
    2.3 作用在导弹上的力和力矩
    2.4 空空导弹运动方程
    2.5 空空导弹姿态模型
    2.6 本章小结
第3章 空空导弹过载自动驾驶仪设计
    3.1 引言
    3.2 传统过载自动驾驶仪设计
    3.3 基于GESO+MPC的过载自动驾驶仪设计
        3.3.1 广义扩张状态观测器的设计
        3.3.2 模型预测控制原理
        3.3.3 模型预测控制器的设计
    3.4 仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 过载自动驾驶仪的改进设计
    4.1 引言
    4.2 改进方案结构设计
    4.3 预测函数控制器设计
    4.4 改进障碍内点法设计
        4.4.1 障碍内点法基本原理
        4.4.2 改进障碍内点法设计
    4.5 简化对偶神经网络设计
    4.6 仿真验证
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3920299