轨控式直/气复合导弹控制与制导方法研究

发布时间：2022-01-14 05:28

　　随着现代军事技术的要求,导弹向着高速和高机动性的方向不断发展,这就对拦截弹的机动能力以及制导精度提出了更高的要求。由于传统的导弹不能有效的跟踪制导指令,因此其制导精度随着目标运动的高机动性而不断降低。为了有效的拦截目标,改善导弹的机动性能以及制导精度,考虑引入侧向直接力的轨控式导弹进行研究。本文以大气层内某型拦截导弹为研究背景,通过对轨控式直/气复合导弹特点的分析,研究了直/气复合控制与制导策略。首先,针对导弹拦截目标的数学模型,建立导弹整个导引系统的数学模型,包括导弹与目标相对运动数学模型,导弹在俯仰通道、偏航通道、滚转通道的数学模型。其次,研究了导弹经典比例导引,通过滑模变结构控制理论,设计分析了最优滑模导引律以及离散滑模导引律,通过编写程序仿真分析,得出系能最优的导引律,为导弹控制系统优化制导指令。再次,研究了轨控式导弹直接力/气动力复合控制系统,基于古典控制理论频域方法设计了直接侧向力/气动力复合控制系统,依据一定的频域性能指标,设计了气动力控制器;并且基于滑模变结构控制理论设计分析了导弹直接力/气动力复合控制系统。通过数学仿真可知,该复合控制系统的过载响应动态性能要优于气动力... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

美国PAC-3拦截弹

哈尔滨工程大学硕士学位论文根据提供侧向直接力的燃气发动机在导弹上的安装位置的不同，直接力/气动力复合控制模式又可分为姿控式、轨控式和姿轨控式[4]：(1) 姿控式，是导弹的侧向直接力发动机安装在离导弹的质心有一定的距离处，所以直接力能够在短时间内对导弹产生较大的作用力矩，能够使导弹快速建立攻角，从而快速得到可用过载。姿控复合模式的实质就是通过侧向力所提供的力矩快速建立攻角，由所需的攻角产生的气动力来提供可用过载。导弹的直接力能够大大减小导弹攻角建立的时间。例如：美国 PAC-3 防御系统中的 ERINT 增程拦截弹，如图 1.1 所示，在导弹头部的位置上均匀分布安装了 180 个固体脉冲发动机，通过直接力发动机给导弹提供所需的侧向力，从而快速改变导弹的运动姿态，为拦截末制导阶段提供快速机动响应能力。

复合控制系统的设计则可以针对舵系统的特性设计气动力控制子系统，针对直接力发动机的特性设计直接力控制子系统。直接力与气动力作用下，导弹复合控制系统设计方案如图4.1所示：ycnyc1nyc2ny1ny2nyn++图 4.1 直接力与气动力解耦控制系统结构框图4.3 指令分解对于导弹的气动力控制系统，气动舵舵面的偏转角度和偏转速率都是有限的，在舵面偏转角度达到最大值maxδ 时，所产生的过载为可用过载，记为k1n ，当控制指令cn 满足c k1n < n时，如果不考虑舵系统的延迟特性，则导弹舵系统可以跟踪过载指令实现对导弹的控制，但在高空时，由于空气稀薄气动参数变小，其响应速度缓慢，而当c k1n > n时，单纯依靠导弹的舵系统来实施控制，很显然已经无法按照制导系统给出的制导指令飞行

【参考文献】：
期刊论文
[1]受输入饱和约束的导弹直接侧向力/气动力复合控制[J]. 胥彪,周荻.  宇航学报. 2012(11)
[2]直接侧向力与气动力复合控制技术综述[J]. 魏明英.  现代防御技术. 2012(01)
[3]复合控制导弹的优化控制分配研究[J]. 解增辉,刘占辰,方洋旺,黄爱群.  中北大学学报(自然科学版). 2011(04)
[4]一种拦截机动目标的最优制导律设计[J]. 司学慧,李小兵.  现代防御技术. 2011(04)
[5]具有直接侧向力的拦截导弹鲁棒跟踪控制[J]. 毕永涛,杨宝庆,姚郁.  弹道学报. 2010(02)
[6]气动力/直接力复合控制系统零极点配置设计[J]. 李鑫,祝志云,杨军.  计算机仿真. 2009(12)
[7]弹体自旋条件下姿控发动机控制律设计[J]. 马克茂,贺风华.  航空学报. 2009(10)
[8]一种可实现的离散时间最优末制导律[J]. 杨林,刘文君,卢少丁.  海军航空工程学院学报. 2009(05)
[9]大气层内拦截弹脉冲发动机消耗量离线计算[J]. 邵春涛,周荻.  航天控制. 2009(04)
[10]基于自抗扰的直接力与气动力复合控制系统设计[J]. 王宇航,姚郁,毕永涛.  宇航学报. 2009(04)

博士论文
[1]滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D]. 张克勤.浙江大学 2003

硕士论文
[1]大气层内拦截弹直接力/气动力复合控制研究[D]. 陈志豪.哈尔滨工程大学 2013
[2]变结构控制抖振问题研究[D]. 岳海峰.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3587901