复合控制导弹姿态控制问题研究

发布时间：2020-04-09 22:10

【摘要】：随着弹道导弹技术的提高,新一代的防空导弹技术也随之发展。传统采用纯气动力控制的防空导弹已经不能满足作战要求,因此本文研究一种非传统的姿控式复合控制导弹。这类导弹拥有两种控制力:固体脉冲发动机产生的直接力、尾舵产生的气动力。其中气动力是连续的,而直接力是离散的、脉冲型的,因此本文研究这两种控制力作用下复合控制导弹的姿态控制问题。下面简单介绍本文的主要研究内容。首先,建立了复合控制导弹姿态控制系统数学模型。先给出姿控式导弹的结构外形,在此基础上,分别建立了导弹的运动学和动力学模型,以及姿态控制模型。通过分析各模型的特点,对模型进行了简化,为后文的姿态控制器设计奠定了基础;其次,考虑通道耦合状态下,设计了复合控制导弹的点火逻辑。为了减少姿控式导弹的侧喷干扰和简化控制模型,提出了合适的点火逻辑约束。在此基础上,将约束条件等效转化为混合逻辑不等式的形式。然后引入二次最优性能指标,利用MATLAB和AMPL软件对所设计的点火逻辑进行了仿真。仿真结果表明,所设计的点火逻辑可以跟踪多种复杂机动形式的直接力指令,并且通过改变性能指标中发动机点火个数和偏差权重系数可以改变在末制导过程中的控制权重,因此有一定的实际应用价值;最后,根据导弹姿态控制模型基于自抗扰(ADRC)控制方法进行了姿态控制律设计。先基于自抗扰控制方法设计了三通道的姿态控制律,然后研究了三种指令分配算法,并分别分析了其优缺点和适用条件。为检验前文所提出的姿态控制律的有效性,应用不同指令分配算法对导弹三通道姿态进行了仿真验证,仿真结果表明本文所设计的姿态控制律是可行的,并且三种指令分配算法有不同的适用条件。其中,基于控制偏差的指令分配算法比较适用于需要得到精确姿态角情况、基于发动机点火个数的分配算法适用于姿态角期望值形式比较复杂的情况、基于舵机饱和量的指令分配算法适用于期望姿态角形式比较简单的情况。
【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：2621327