垂直发射防空导弹智能制导与控制

发布时间：2017-04-24 17:18

  本文关键词：垂直发射防空导弹智能制导与控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：垂直发射防空导弹是现代防空作战装备体系中的重要组成部分,随着战场环境的不断恶化以及空袭兵器的升级换代,要求防空导弹及时地提升自身战术性能来应对这种挑战。应用垂直发射技术的防空导弹,要求导弹发射车的发射臂能够快速平稳地起竖到垂直状态;在发射的初始阶段,导弹姿态角需要进行快速调转。同时设计高效稳定的自动驾驶仪和打击高速大机动强干扰目标的制导律能够大幅提高防空导弹的性能,从而满足未来防空战场的需要。对此,本文针对垂直发射防空导弹的关键性技术进行研究,主要工作如下:首先,研究了垂直发射防空导弹发射车的起竖装置控制,对其进行了建模,并对参数进行了优化选取。为了处理系统建模的误差和未知外部干扰,设计了径向基(RBF)神经网络干扰观测器进行逼近。基于起竖装置的模型阶数较高的特点,运用Backstepping方法进行了起竖控制器设计,仿真结果验证了所设计方案的有效性。其次,研究了垂直发射防空导弹初始转弯阶段的姿态调转控制。针对模型出现奇异点的问题,建立了基于四元数的导弹姿态运动学模型。同时运用自抗扰控制器(ADRC)方法进行了导弹姿态控制器设计,使得系统鲁棒特性提高,能降低建模误差的影响。仿真结果表明,所设计姿态调转控制器的快速性和鲁棒性良好。接着,研究了垂直发射防空导弹稳定飞行阶段的姿态控制。设计了基于倾斜转弯(BTT)控制方式的自动驾驶仪。考虑到气动参数摄动和作战环境恶劣的影响,分为快回路、慢回路和过载回路应用ADRC进行了自动驾驶仪设计。仿真结果表明,所设计自动驾驶仪的快速性能和跟踪性能良好。最后,研究了垂直发射防空导弹的制导律。基于零化视线角速度的方法,设计了滑模变结构制导律。基于观测误差和目标机动,设计了扩张状态观测器进行实时观测。建立了模糊控制规则,运用模糊控制对制导律参数进行在线调整。对于打击超高速目标,引入了前向拦截的概念,与滑模变结构制导律相结合,对前向拦截的三个阶段进行了制导律的设计。仿真结果表明,所设计的制导律能够准确命中目标,脱靶量小。
【关键词】：垂直发射 防空导弹 起竖装置 ADRC BTT自动驾驶仪 制导律 前向拦截
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ765
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题研究背景及意义15-18
• 1.1.1 防空导弹的未来发展方向16-17
• 1.1.2 垂直发射技术的优点17
• 1.1.3 垂直发射防空导弹的关键性问题17-18
• 1.2 国内外研究现状18-22
• 1.2.1 垂直发射防空导弹发射车起竖装置的快速起竖控制技术18-19
• 1.2.2 垂直发射防空导弹初始阶段姿态角快速调转控制技术19-20
• 1.2.3 垂直发射防空导弹稳定飞行阶段自动驾驶仪的设计20-21
• 1.2.4 垂直发射防空导弹的制导技术21-22
• 1.3 本文的研究内容概要22
• 1.4 本章小结22-23
• 第二章 垂直发射防空导弹发射车起竖装置快速起竖控制器设计23-41
• 2.1 引言23
• 2.2 垂直导弹发射车发射臂起竖装置模型的建立23-30
• 2.2.1 运动学模型24-25
• 2.2.2 运动学模型参数的优化选取25-28
• 2.2.3 液压部分模型28-29
• 2.2.4 液压部分模型参数的选取29-30
• 2.3 Backstepping控制30-31
• 2.3.1 Backstepping控制的特点30
• 2.3.2 Backstepping控制的基本方法30-31
• 2.4 神经网络31-33
• 2.4.1 神经网络的特点31
• 2.4.2 径向基(RBF)神经网络31-33
• 2.5 基于RBF神经网络干扰观测器的起竖装置Backstepping控制器设计33-37
• 2.5.1 RBF神经网络干扰观测器33-35
• 2.5.2 Backstepping控制器设计35-36
• 2.5.3 闭环系统的稳定性证明36-37
• 2.6 仿真验证37-40
• 2.7 本章小结40-41
• 第三章 垂直发射防空导弹初始阶段姿态调转控制器的设计41-54
• 3.1 引言41
• 3.2 坐标轴系的定义及其相互转换41-42
• 3.2.1 常用坐标系41-42
• 3.2.2 导弹的运动参数42
• 3.3 导弹模型的建立42-44
• 3.3.1 导弹力与力矩42-43
• 3.3.2 导弹的六自由度非线性数学模型43-44
• 3.4 自抗扰控制器44-47
• 3.4.1 自抗扰控制器简介45
• 3.4.2 自抗扰控制器的特点45
• 3.4.3 自抗扰控制器的组成45-47
• 3.5 基于四元数的垂直发射初始阶段姿态调转控制器设计47-53
• 3.5.1 初始阶段姿态角跟踪模型47-49
• 3.5.2 初始阶段姿态调转控制器设计49-51
• 3.5.3 仿真验证51-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 垂直发射防空导弹稳定飞行阶段自动驾驶仪的设计54-63
• 4.1 引言54
• 4.2 BTT导弹模型的简化处理54-55
• 4.3 自动驾驶仪的设计55-58
• 4.3.1 自动驾驶仪的快回路设计55-57
• 4.3.2 自动驾驶仪的慢回路设计57-58
• 4.3.3 自动驾驶仪的过载回路设计58
• 4.4 BTT导弹自动驾驶仪仿真58-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 垂直发射防空导弹制导律的设计63-87
• 5.1 引言63
• 5.2 导弹-目标的三维制导模型63-65
• 5.2.1 导弹制导模型的简化63-64
• 5.2.2 三维制导模型64-65
• 5.3 模糊控制65-67
• 5.3.1 模糊控制系统的组成65
• 5.3.2 模糊控制器的设计65-67
• 5.4 滑模变结构控制67-70
• 5.4.1 滑模变结构的发展67
• 5.4.2 滑模变结构的基本原理67-68
• 5.4.3 控制器设计68-69
• 5.4.4 产生抖振的原因及处理69-70
• 5.5 基于零化视线角速度的趋近滑模制导律设计70-81
• 5.5.1 基于趋近律的滑模制导律70-72
• 5.5.2 模糊规则调节趋近律参数72-74
• 5.5.3 目标机动和观测误差的估计74-76
• 5.5.4 仿真验证76-81
• 5.6 前向拦截制导律81-86
• 5.6.1 前向拦截介绍81-82
• 5.6.2 前向拦截制导律设计82-84
• 5.6.3 仿真验证84-86
• 5.7 本章小结86-87
• 第六章 总结和展望87-89
• 6.1 本文的主要工作87-88
• 6.2 未来工作的展望88-89
• 参考文献89-94
• 致谢94-95
• 在学期间的研究成果及发表论文95

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李章龙;;吊装垂直发射导弹[J];现代舰船;2010年03期

2 时兆峰;导弹垂直发射系统可提高载舰的生存力[J];飞航导弹;2001年04期

3 李文杰;垂直发射麦卡导弹跃跃欲射[J];飞航导弹;2005年05期

4 张玲翔;;正在研制的垂直发射装置[J];外国海军导弹科技动态;1979年Z1期

5 郭充;;海上垂直发射系统的发展概况[J];外国海军导弹动态;1982年08期

6 马玉凤;垂直发射试验计划的实验导弹[J];上海航天;1984年01期

7 张德昌;国外舰空导弹武器系统垂直发射技术概况[J];上海航天;1984年06期

8 陈拯民，崔英;垂直发射系统屏蔽效应的模拟技术[J];舰载武器;1996年01期

9 ;垂直发射的英国“海狼”舰对空导弹[J];现代兵器;1996年08期

10 陈拯民,王新生;垂直发射系统的除冰技术[J];舰载武器;1998年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 刘志坚;孙超;郭国强;刘宗伟;;水下垂直发射声源三维轨迹显示方法[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 本报专稿 陈东;我舰载导弹垂直发射系统跻身世界前列[N];世界报;2005年

2 张军红;战场青睐“万能平台”[N];解放军报;2010年

3 陈宇;舰载垂直发射:自己飞OR靠人扔?[N];中国国防报;2009年

4 本报专稿 风萍;丹麦为新战舰选定MK41导弹垂直发射系统[N];世界报;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 朱成;垂直发射防空导弹智能制导与控制[D];南京航空航天大学;2015年

2 许羚;垂直发射装置内流场数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 姜琳;垂直发射战术导弹非线性姿态控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

4 张海军;导弹垂直发射动载荷分析及计算软件开发[D];南京航空航天大学;2010年

  本文关键词：垂直发射防空导弹智能制导与控制，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：324594