基于直接力与气动力复合控制的制导控制律设计

发布时间：2017-11-19 13:37

  本文关键词：基于直接力与气动力复合控制的制导控制律设计

  更多相关文章： 直/气复合控制 最优控制 序列二次规划法 高斯伪谱法 预测控制

【摘要】：当面对大机动的目标时,拦截弹需要有较快的过载响应速度,以便能在短时间内产生足够的过载,应对目标的快速机动。在高空高速的飞行条件下,由于气动效率较低,纯气动力控制的响应时间长,短时间内能建立的过载较小,无法满足快速跟踪目标的需求。通过应用直接侧向力与气动力复合控制的方式,能够较好地缩短过载建立时间,实现对高空高速大机动目标的准确拦截。由于直/气复合控制存在着直接力和气动力控制两套执行机构,因此,如何令控制指令于两套执行机构间进行合理分配,达到既保证过载快速建立、又保持弹体姿态稳定的目的,是直/气复合控制的研究中不可回避的问题。本文基于已有的科研成果,研究了直/气复合控制导弹的控制律和制导律问题。首先,对非线性规划问题的求解进行说明。通过应用序列二次规划法来求解非线性规划问题。而后证明了二次规划子问题和原问题是等价的,给出了通常形式下的序列二次规划算法的介绍,并对该算法所具有的全局收敛性和超线性收敛性进行证明,最终对于在收敛性论述中出现的Maratos效应进行说明,并对如何解决该效应的办法进行了分析和阐述。其次,针对直/气复合控制和单一气动力控制进行闭环控制律设计。构造了典型配置下导弹姿态控制系统的数学模型。而后把导弹姿态控制系统模型转化为带有终端状态约束和时间约束的最优控制问题,再应用伪谱法将最优控制问题转化为静态优化问题,之后应用序列二次规划算法来进行求解。采用滚动预测控制思想,将优化所得的开环控制律进行闭环实现,以达到提高系统鲁棒性和抗干扰能力的效果。再次,基于直/气复合控制系统进行制导律设计研究。首先建立了平面内的弹目相对运动模型,之后采用高增益扩张观测器对于目标的加速度进行估计,将得到的估计的目标加速度应用到增广比例导引律中,以完成对目标机动的补偿。而后通过制导律发出加速度指令,通过导弹的控制系统来转换成实际加速度。之后对于控制切换策略进行设计来决定如何进行两种控制方法的切换。最后,根据所设计的控制律和制导律进行相关的仿真验证,验证本文中所采用方法的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ765

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本文编号：1203754