弹道导弹机动突防分析及其制导与控制问题研究

发布时间：2022-11-06 09:17

　　本文以弹道导弹机动突防为背景，研究了突防过程中机动过载对抗、执行机构方式、制导与控制系统的设计问题。这几项技术为弹道导弹机动突防和精确打击提供了新的思路，但目前在实际应用中还存在许多亟待解决的难题，本文就其中的几个问题进行了重点研究。 首先，针对自由飞行段弹道导弹与拦截弹的机动过载对抗问题，基于线性二次型微分对策理论，建立了攻防对抗线性化运动模型，分析了拦截弹在完全理想情况下实施有效拦截所需具备的最小过载能力与弹道导弹机动过载能力之间的关系，定量地给出了使敌方拦截失败的对抗过载比应满足的条件的解析形式。 其次，为了解决弹道导弹弹头再入机动突防中所面临的气动舵面烧蚀问题，本文采用了质量矩控制方式的执行机构，重点研究滑块执行机构的配置问题：给出了一种由导轨绕弹体纵轴转动和滑块在导轨上平动两部分组成的新型单滑块极坐标控制模式；建立了八自由度导弹运动动力学模型，分析了制导、姿态控制、伺服回路之间的耦合特性；将这种控制方式与双滑块控制方式的控制能力及对滚转通道的影响进行对比分析。 然后，基于这种新型质量矩控制模式的动力学模型，采用变结构理论设计了质量矩再入弹头的俯仰偏航通道的姿... 

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景、研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 机动突防及其制导技术研究概述
        1.2.2 质量矩控制技术研究概述
        1.2.3 飞行控制系统研究概述
    1.3 论文主要研究内容
第2章 弹道导弹自由飞行段机动突防研究
    2.1 引言
    2.2 基于经典比例导引理论的弹道导弹机动突防研究
        2.2.1 EKV与弹道导弹的相对运动方程及比例导引律
        2.2.2 EKV需用过载与弹道导弹机动过载间的关系
        2.2.3 仿真结果分析
    2.3 基于微分对策理论的弹道导弹机动突防研究
        2.3.1 弹道导弹攻防对抗相对运动模型
        2.3.2 基于微分对策理论的最优策略的求解
        2.3.3 攻防对抗中双方机动能力的对抗分析
        2.3.4 算例分析
    2.4 本章小结
第3章 弹道导弹再入段变质心机动模式研究
    3.1 引言
    3.2 变质心控制执行机构——滑块的配置问题
    3.3 系统动力学建模
        3.3.1 数学符号说明
        3.3.2 力和力矩模型
        3.3.3 动力学方程
    3.4 与双滑块控制性能的比较分析
    3.5 本章小结
第4章 弹道导弹变质心再入弹头飞行控制系统设计与分析
    4.1 引言
    4.2 基于变结构理论的俯仰-偏航通道控制系统设计
        4.2.1 控制模型建立及不确定性分析
        4.2.2 滑模控制器的设计
        4.2.3 滑块及导轨位置伺服控制回路设计
    4.3 基于扩展状态观测器的滚转通道控制系统设计
        4.3.1 滚转通道控制方程
        4.3.2 滚转通道LQR控制器的设计
        4.3.3 基于扩展状态观测器的滚转通道控制系统设计
    4.4 飞行控制系统仿真与分析
        4.4.1 俯仰及偏航通道控制系统验证仿真
        4.4.2 滚转通道控制系统验证仿真
    4.5 本章小结
第5章 具有落角约束的弹道导弹再入末制导律设计
    5.1 引言
    5.2 模型预测静态规划理论
    5.3 基于MPSP方法的具有落角约束的再入末制导律设计
        5.3.1 弹道导弹三维动力学模型描述
        5.3.2 目标二维动力学模型描述
        5.3.3 基于扩展比例导引律的猜想控制解的计算
        5.3.4 基于MPSP方法的制导律的实现
    5.4 仿真算例分析
        5.4.1 仿真场景 1：打击地面静止目标
        5.4.2 仿真场景 2：打击直线运动目标
        5.4.3 仿真场景 3：打击地面机动目标
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]具有落点和落角约束的圆轨迹制导律[J]. 胡锡精,黄雪梅.  宇航学报. 2012(05)
[2]一种基于ESO的导弹鲁棒自动驾驶仪设计方法[J]. 董飞垚,雷虎民,邵雷,张金鹏.  固体火箭技术. 2011(06)
[3]基于自适应滑模的变质心再入飞行器控制律设计[J]. 魏鹏鑫,高长生,荆武兴.  上海航天. 2011(05)
[4]基于微分对策的弹道导弹机动突防研究[J]. 孙守明,汤国建,周伯昭.  弹箭与制导学报. 2010(04)
[5]最优控制在变质心再入飞行器滚动稳定中的应用[J]. 荆武兴,李瑞康,高长生.  宇航学报. 2009(01)
[6]质量矩再入飞行器的参数优化和性能分析[J]. 高长生,荆武兴,李瑞康.  航空学报. 2008(06)
[7]移动质心再入飞行器姿态的无源性控制[J]. 孙卫华,李高风.  宇航学报. 2008(04)
[8]基于动态逆的质量矩拦截弹模糊滑模控制[J]. 张晓宇,王子才.  哈尔滨工业大学学报. 2008(05)
[9]神经网络在质量矩导弹控制系统上的应用[J]. 贺有智,李君龙.  系统工程与电子技术. 2005(01)
[10]打击复杂地形目标的导弹再入机动弹道设计[J]. 陈永军,张毅.  飞行力学. 2004(03)

博士论文
[1]旋转弹头变质心机动控制、制导系统的研究和仿真[D]. 崔利明.西北工业大学 2000



本文编号：3703243