自旋导弹控制方法研究
发布时间：2022-08-04 15:50
自旋导弹是指飞行过程中绕弹体纵轴旋转的一类导弹,它可以通过单通道控制机构同时控制俯仰和偏航方向的运动。随着现代战争对精确打击能力需求的提高,对原有无控或简控弹药进行“智能化升级”的需求越来越大,而自旋导弹正是实现低成本高精度控制的主要途径,研究自旋导弹控制方法具有较大的现实意义。本文以自旋导弹为研究对象,主要研究工作如下。建立了自旋导弹运动模型。建立了相应坐标系并推导了自旋导弹运动方程组。进行了自旋导弹无控弹道仿真并分析了其无控运动特性。推导了自旋导弹扰动运动方程组,建立了相关传递函数并对动态稳定性及转速范围进行了讨论。研究了自旋导弹控制机理。介绍了周期等效控制力的概念,分析了几种典型舵偏规律下周期等效控制力的产生规律,介绍了典型自旋导弹自动驾驶仪进行舵偏分配并实现弹体控制的的过程,并结合本文研究对象及任务需求提出了一种基于当前旋转位置确定舵偏规律的舵偏分配策略。设计了自旋导弹制导律。基于自旋导弹惯性/GPS组合制导方式,采用比例导引方法设计了过载指令制导律,仿真结果表明该制导律能导引导弹命中目标,脱靶量较小,且全程需用过载可以实现。设计了自旋导弹控制系统。基于LQR控制器及线性扩张状...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自旋导弹型号发展现状与趋势
1.2.2 自旋导弹控制问题研究现状
1.3 论文研究内容与组织结构
第二章 自旋导弹动力学建模
2.1 常用坐标系与转换
2.1.1 坐标系定义
2.1.2 坐标系之间的转换
2.1.3 角参数α~*,β~*与α,β之间的关系
2.2 自旋导弹运动方程组
2.2.1 质心运动的动力学方程
2.2.2 绕质心运动的动力学方程
2.2.3 质心运动的运动学方程
2.2.4 绕质心运动的运动学方程
2.2.5 几何关系方程
2.2.6 自旋导弹运动方程组
2.3 自旋导弹无控弹道仿真
2.3.1 自旋导弹参数与仿真初值设定
2.3.2 无控弹道仿真结果
2.3.3 自旋导弹的圆锥运动
2.3.4 自旋导弹气动耦合影响分析
2.4 自旋导弹扰动运动方程组
2.5 自旋导弹弹体传递函数
2.6 动态稳定性分析及转速范围限制
2.6.1 动态稳定性条件
2.6.2 动态稳定区
2.6.3 转速范围限制
2.7 本章小结
第三章 自旋导弹控制机理
3.1 周期等效控制力概念
3.2 周期等效控制力的两种主要产生方式
3.2.1 舵面做正弦式偏转运动
3.2.2 舵面做继电式偏转运动
3.2.3 两种舵面运动方式控制效果对比
3.3 典型自动驾驶仪结构组成
3.3.1 信号变换器
3.3.2 综合滤波器
3.3.3 角速度传感器
3.3.4 继电放大器
3.3.5 典型自动驾驶仪算例
3.3.6 线性化信号参数选择
3.4 本文舵偏分配策略
3.4.1 典型自动驾驶仪的特点和不足
3.4.2 针对本文研究对象的控制思路
3.4.3 自旋导弹两种可行的舵偏方式
3.4.4 舵偏分配需满足的要求
3.4.5 舵偏分配算法
3.5 本章小结
第四章 自旋导弹制导律设计
4.1 自旋导弹制导方式
4.1.1 一般自旋弹制导方式
4.1.2 本文采用制导方式
4.2 比例导引制导模型
4.2.1 比例导引模型
4.2.2 自旋导弹制导模型
4.3 自旋导弹制导律仿真分析
4.3.1 制导弹道仿真结果
4.3.2 制导弹道过载需求分析
4.4 本章小结
第五章 自旋导弹控制系统设计
5.1 过载传递函数及过载控制回路
5.1.1 过载传递函数
5.1.2 过载控制回路
5.2 线性二次型最优控制理论
5.2.1 线性二次型最优控制问题的提法
5.2.2 矩阵黎卡提方程的解阵
5.2.3 无限时间LQ问题的最优解
5.3 线性扩张状态观测器理论
5.4 基于LESO的LQR控制器设计
5.4.1 过载控制回路设计
5.4.2 特征点控制效果仿真分析
5.5 自旋导弹制导控制系统全弹道仿真
5.6 自旋导弹落点散布分析
5.6.1 拉偏项参数误差范围设置
5.6.2 打靶实验仿真结果
5.6.3 自旋导弹落点圆概率偏差
5.7 本章小结
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3669827
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自旋导弹型号发展现状与趋势
1.2.2 自旋导弹控制问题研究现状
1.3 论文研究内容与组织结构
第二章 自旋导弹动力学建模
2.1 常用坐标系与转换
2.1.1 坐标系定义
2.1.2 坐标系之间的转换
2.1.3 角参数α~*,β~*与α,β之间的关系
2.2 自旋导弹运动方程组
2.2.1 质心运动的动力学方程
2.2.2 绕质心运动的动力学方程
2.2.3 质心运动的运动学方程
2.2.4 绕质心运动的运动学方程
2.2.5 几何关系方程
2.2.6 自旋导弹运动方程组
2.3 自旋导弹无控弹道仿真
2.3.1 自旋导弹参数与仿真初值设定
2.3.2 无控弹道仿真结果
2.3.3 自旋导弹的圆锥运动
2.3.4 自旋导弹气动耦合影响分析
2.4 自旋导弹扰动运动方程组
2.5 自旋导弹弹体传递函数
2.6 动态稳定性分析及转速范围限制
2.6.1 动态稳定性条件
2.6.2 动态稳定区
2.6.3 转速范围限制
2.7 本章小结
第三章 自旋导弹控制机理
3.1 周期等效控制力概念
3.2 周期等效控制力的两种主要产生方式
3.2.1 舵面做正弦式偏转运动
3.2.2 舵面做继电式偏转运动
3.2.3 两种舵面运动方式控制效果对比
3.3 典型自动驾驶仪结构组成
3.3.1 信号变换器
3.3.2 综合滤波器
3.3.3 角速度传感器
3.3.4 继电放大器
3.3.5 典型自动驾驶仪算例
3.3.6 线性化信号参数选择
3.4 本文舵偏分配策略
3.4.1 典型自动驾驶仪的特点和不足
3.4.2 针对本文研究对象的控制思路
3.4.3 自旋导弹两种可行的舵偏方式
3.4.4 舵偏分配需满足的要求
3.4.5 舵偏分配算法
3.5 本章小结
第四章 自旋导弹制导律设计
4.1 自旋导弹制导方式
4.1.1 一般自旋弹制导方式
4.1.2 本文采用制导方式
4.2 比例导引制导模型
4.2.1 比例导引模型
4.2.2 自旋导弹制导模型
4.3 自旋导弹制导律仿真分析
4.3.1 制导弹道仿真结果
4.3.2 制导弹道过载需求分析
4.4 本章小结
第五章 自旋导弹控制系统设计
5.1 过载传递函数及过载控制回路
5.1.1 过载传递函数
5.1.2 过载控制回路
5.2 线性二次型最优控制理论
5.2.1 线性二次型最优控制问题的提法
5.2.2 矩阵黎卡提方程的解阵
5.2.3 无限时间LQ问题的最优解
5.3 线性扩张状态观测器理论
5.4 基于LESO的LQR控制器设计
5.4.1 过载控制回路设计
5.4.2 特征点控制效果仿真分析
5.5 自旋导弹制导控制系统全弹道仿真
5.6 自旋导弹落点散布分析
5.6.1 拉偏项参数误差范围设置
5.6.2 打靶实验仿真结果
5.6.3 自旋导弹落点圆概率偏差
5.7 本章小结
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3669827
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3669827.html
