姿轨控直气复合控制方法研究

发布时间：2020-10-24 01:19

　　 近些年来,导弹的性能提升迅速,高速、大机动目标的出现对防空拦截系统提出了更高的要求。传统的以气动控制方式工作的拦截器已无法准确打击目标。直气复合控制系统除了具有气动力控制方式,在必要时还可以开启直接力,提升了导弹对信号的跟踪性能,引起了军事大国的广泛关注。本文对直气复合控制系统展开研究,针对姿控式和轨控式导弹,研究了姿轨控复合方法。研究内容主要包括以下方面:首先,建立了直气复合控制系统的数学模型,推导并简化了运动学和动力学方程,然后推导出弹目相对运动方程,为后续的控制研究打下了基础。其次,基于多种常见的控制方法,分别设计了姿态稳定控制器。首先,对于控制系统,给出了姿态控制问题的描述,并设计了相应的控制器;然后,结合具体问题,给出了ADRC控制的设计思路;之后,对包括ADRC控制器在内的多个控制器进行了仿真验证与比较,仿真结果表明,ADRC的响应时间小,跟踪精度高,稳定性好,尤其适用于非线性系统。另外,对姿控的直气复合算法展开了研究,提出了多种分配算法,针对每一种算法,都通过仿真检验其效果。再将这些算法作比较,最终根据实际情况选出姿控直接力-气动力分配算法。再次,设计了多种轨控直接力的开启策略,根据仿真结果,选出控制效果较为理想的策略,结合之前确定的姿控稳定控制方法,将姿轨控复合控制系统分别与单独姿控和单独轨控作对比。与单独姿控相比,姿轨控复合控制系统的跟踪精度更高;与单独轨控相比,姿轨控复合控制系统的跟踪速度更快,稳定性更好。仿真结果表明,姿轨控复合控制系统在跟踪高速大机动目标时,具有更明显的优势。最后,利用LabVIEW与Simulink两种软件,设计了一种全新的飞控系统综合仿真平台,此平台可以在用户界面直接修改控制参数,并显示仿真曲线。平台展现了良好的可视性以及便捷的操作性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ765.2;TP273
【部分图文】：

动造成了干扰，加大复合控制系统的设计难度。因方法，改进已有的数学模型。控制系统的数学模型是设计复合控制系统的前置条接力带来的侧向喷流和推力偏心产生的干扰予以考上影响因素的前提下，建立其运动学和动力学模型目相对运动方程。产生的干扰引入会带来扰动。本节考虑侧喷效应和推力偏心对喷流干扰效应动机工作过程中，会将高温高压气体注入大气，使，出现激波和马赫盘等物理现象，这些现象即为侧1 所示。M 1附面层分离区喷流分离激波喷流弓形激波马赫盘

图 3-1 ADRC 控制器结构 , t )为未知函数， w( t )为未知干扰，0b 为常数充一个新的状态变量2 1x f ( x , t ) w( t )，则新1 2 021( )x x b ux ty x 下非线性系统：1 2 1 1 1z z (t ) g ( z (t ) x (t ))是用 fal 函数适当构造出的非线性连续函数，态观测器为11 2 01 02 02 2( , , )e z yz z e b uz fal e a 2 1，01 、01 为观测器增益，2z 为2x 的观测1

图 3-2 直接力与指令的关系成点火逻辑的总体思路为：首先确定与 F 方向最接近些尚未工作的发动机，这些发动机产生的推力之和记矢量差为1e ，并记录点燃的发动机数量与位置。之后接近的一组发动机，并开启其中某些尚未工作的发动力之和记为 f _ real 2，计算 与其矢量差为2e ，并记发动机数量与其所在位置。重复以上过程，直到误差接力与指令的关系如图 3-2 所示。辑中，选取发动机按以下方式进行：数的选取中，优先选择与 方向最接近的一列发动减少发动机的浪费。数的选取中，按照由远及近的顺序进行选择，距离越大，更容易满足指令跟踪的要求。的点火逻辑设计中，为了降低其复杂性，通常按照上发动机的力矩在指令方向上的投影 M’。当 M’之和未添加其余发动机；M’ 之和超过期望力矩时，则停止
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本文编号：2853817