基于非线性模型的三维制导律分析与设计
发布时间：2024-05-25 03:16
制导律是武器实现精确制导的关键技术。现代战争环境对武器精确打击能力的需求日益趋高。为了提高空空导弹的作战区间和能力,增强空地制导武器的作战效能,强化反舰导弹的突防和协同作战能力,在制导律设计时对大离轴发射情况下拦截机动目标、攻击角度和/或攻击时间控制等方面提出了新的要求。本文在非线性相对运动学的基础上,对一些传统制导律进行了分析和改进,并针对不同的任务需求设计了若干制导律,具体工作如下:引入平面角的概念描述三维相对运动学关系,对三维纯比例导引的零脱靶量特性进行了研究,证明了当导弹朝目标发射且导弹速度大于目标速度时,只要导航增益大于1,就能保证三维纯比例导引对机动目标实施拦截;此外,引入相对航向误差角的动力学方程对三维纯比例导引的捕获域和制导指令进行了分析,得出了导弹大离轴发射时新的捕获域大小和保证指令有界新的充分条件。比例导引在拦截机动目标时存在末端指令发散现象。为解决这一问题,一个有效的方法是在比例导引指令的基础上添加与目标机动有关的项,由此产生了增广比例导引的概念。传统的增广比例导引是真比例导引的增广形式,它的制导指令垂直于弹-目视线,难以直接应用于以气动力为控制力的制导武器系统。...
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
1.1.1 精确制导技术需求分析
1.1.2 现有制导律存在的不足
1.2 拦截机动目标制导律的发展现状与趋势
1.3 多约束制导律的发展现状与趋势
1.3.1 带落角约束的末制导律
1.3.2 多约束条件下的末制导律
1.4 需要研究的问题
1.5 本论文的主要研究内容
第二章 三维运动学建模
2.1 引言
2.2 三维相对运动学建模
2.3 相对虚拟坐标系与相对航向误差角
2.4 二维相对运动学建模
2.5 传统双平面分解
2.6 坐标变换
2.7 小结
第三章 三维纯比例导引捕获性能分析
3.1 引言
3.2 基于平面角的三维纯比例导引零脱靶量性质的证明
3.2.1 运动学建模与问题描述
3.2.2 主要理论结果
3.2.3 讨论
3.3 基于相对航向误差角的三维纯比例导引捕获性能分析
3.3.1 运动学建模与问题描述
3.3.2 主要理论结果
3.4 小结
第四章 三维增广纯比例导引捕获性能分析
4.1 引言
4.2 引入RHEA的三维非线性运动学方程以及问题描述
4.2.1 引入RHEA的三维相对运动学方程
4.2.2 3 D-APPN制导律
4.2.3 问题描述
4.2.4 采用RHEA进行APPN捕获能力分析的理论依据
4.3 主要理论结果
4.3.1 3 D-APPN制导律的捕获能力分析
4.3.2 3 D-APPN制导律的简化形式
4.3.3 3 D-APPN+3D-PPN的复合制导方案
4.4 仿真验证
4.5 小结
第五章 拦截机动目标的三维最优制导律设计
5.1 引言
5.2 制导问题描述
5.2.1 惯性坐标系下弹-目相对运动关系
5.2.2 相对虚拟坐标系下弹-目相对运动学关系
5.3 制导律设计
5.3.1 基于伪控制量的动力学方程
5.3.2 伪控制量最优的非线性制导律设计
5.4 制导律特性分析
5.4.1 捕获性分析
5.4.2 制导指令有界性分析
5.4.3 制导律相似性
5.5 仿真验证
5.6 小结
第六章 带碰撞角控制的三维制导律设计
6.1 引言
6.2 碰撞角约束制导问题
6.3 平面内带角度约束制导问题及其制导律设计
6.3.1 攻击静止目标的带角度约束制导问题及其制导律设计
6.3.2 攻击运动目标的带角度约束制导问题及其制导律设计
6.4 三维空间攻击静止目标带角度约束制导问题
6.4.1 三维制导问题新型解耦方法
6.4.2 基于新型解耦方法的3D-IACG制导律设计
6.5 三维空间攻击移动目标带角度约束制导问题
6.5.1 基于相对虚拟坐标系与新型解耦方法的运动学描述
6.5.2 3 DRNEG制导律设计
6.6 仿真验证
6.6.1 平面制导仿真
6.6.2 三维制导仿真
6.7 小节
第七章 带碰撞角和碰撞时间控制的三维制导律设计
7.1 引言
7.2 ITIACG制导问题描述
7.3 二维ITIACGL制导律设计
7.3.1 2 D-ITIACG问题描述
7.3.2 2 D-IACGL制导律剩余时间估计
7.3.3 2 D-ITIACGL制导律设计
7.3.4 仿真验证
7.4 三维ITIACGL制导律设计
7.4.1 基于新型三维解耦方法的3D-IACGL制导律设计
7.4.2 3 D-IACGL剩余飞行时间估计
7.4.3 3 D-ITIACGL制导律设计
7.4.4 仿真验证
7.5 小节
第八章 总结与展望
8.1 全文总结
8.1.1 主要内容
8.1.2 主要创新点
8.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录
主要符号表
英文字母缩写
本文编号：3981627
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
1.1.1 精确制导技术需求分析
1.1.2 现有制导律存在的不足
1.2 拦截机动目标制导律的发展现状与趋势
1.3 多约束制导律的发展现状与趋势
1.3.1 带落角约束的末制导律
1.3.2 多约束条件下的末制导律
1.4 需要研究的问题
1.5 本论文的主要研究内容
第二章 三维运动学建模
2.1 引言
2.2 三维相对运动学建模
2.3 相对虚拟坐标系与相对航向误差角
2.4 二维相对运动学建模
2.5 传统双平面分解
2.6 坐标变换
2.7 小结
第三章 三维纯比例导引捕获性能分析
3.1 引言
3.2 基于平面角的三维纯比例导引零脱靶量性质的证明
3.2.1 运动学建模与问题描述
3.2.2 主要理论结果
3.2.3 讨论
3.3 基于相对航向误差角的三维纯比例导引捕获性能分析
3.3.1 运动学建模与问题描述
3.3.2 主要理论结果
3.4 小结
第四章 三维增广纯比例导引捕获性能分析
4.1 引言
4.2 引入RHEA的三维非线性运动学方程以及问题描述
4.2.1 引入RHEA的三维相对运动学方程
4.2.2 3 D-APPN制导律
4.2.3 问题描述
4.2.4 采用RHEA进行APPN捕获能力分析的理论依据
4.3 主要理论结果
4.3.1 3 D-APPN制导律的捕获能力分析
4.3.2 3 D-APPN制导律的简化形式
4.3.3 3 D-APPN+3D-PPN的复合制导方案
4.4 仿真验证
4.5 小结
第五章 拦截机动目标的三维最优制导律设计
5.1 引言
5.2 制导问题描述
5.2.1 惯性坐标系下弹-目相对运动关系
5.2.2 相对虚拟坐标系下弹-目相对运动学关系
5.3 制导律设计
5.3.1 基于伪控制量的动力学方程
5.3.2 伪控制量最优的非线性制导律设计
5.4 制导律特性分析
5.4.1 捕获性分析
5.4.2 制导指令有界性分析
5.4.3 制导律相似性
5.5 仿真验证
5.6 小结
第六章 带碰撞角控制的三维制导律设计
6.1 引言
6.2 碰撞角约束制导问题
6.3 平面内带角度约束制导问题及其制导律设计
6.3.1 攻击静止目标的带角度约束制导问题及其制导律设计
6.3.2 攻击运动目标的带角度约束制导问题及其制导律设计
6.4 三维空间攻击静止目标带角度约束制导问题
6.4.1 三维制导问题新型解耦方法
6.4.2 基于新型解耦方法的3D-IACG制导律设计
6.5 三维空间攻击移动目标带角度约束制导问题
6.5.1 基于相对虚拟坐标系与新型解耦方法的运动学描述
6.5.2 3 DRNEG制导律设计
6.6 仿真验证
6.6.1 平面制导仿真
6.6.2 三维制导仿真
6.7 小节
第七章 带碰撞角和碰撞时间控制的三维制导律设计
7.1 引言
7.2 ITIACG制导问题描述
7.3 二维ITIACGL制导律设计
7.3.1 2 D-ITIACG问题描述
7.3.2 2 D-IACGL制导律剩余时间估计
7.3.3 2 D-ITIACGL制导律设计
7.3.4 仿真验证
7.4 三维ITIACGL制导律设计
7.4.1 基于新型三维解耦方法的3D-IACGL制导律设计
7.4.2 3 D-IACGL剩余飞行时间估计
7.4.3 3 D-ITIACGL制导律设计
7.4.4 仿真验证
7.5 小节
第八章 总结与展望
8.1 全文总结
8.1.1 主要内容
8.1.2 主要创新点
8.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录
主要符号表
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本文编号：3981627
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