拦截高速机动目标的导弹导引规律研究
发布时间：2023-04-08 22:29
现代或未来战争中,以临近空间高超声速飞行器和机动再入弹道导弹为主的空中威胁具有高速机动特性,这促使拦截导弹向着高精度、快速机动和高速拦截方向发展。对于拦截隐身飞机而言,拦截导弹雷达探测距离缩短,这使得拦截隐身飞机与拦截高速机动目标对制导律设计的要求一致,均要求快速收敛。在上述背景之下,本文研究拦截高速机动目标的导弹导引规律。考虑到三维目标-导弹相对运动方程的非线性特性以及中制导段的多约束条件,应用Gauss伪谱法设计了考虑交班距离、终端视线角、终端视线角速率和导弹过载等多约束条件下的最优中制导律。在设计中,引入剩余飞行时间的幂函数作为能量消耗的加权函数以使导弹过载在中制导结束时刻趋于零,实现中末制导顺利交班。最后,以反临近空间高超声速飞行器为背景,对提出的最优中制导律进行了仿真验证。结果表明,指定的约束条件能够得到满足,并且可以通过调整能量消耗加权函数的指数使中末制导交班时刻导弹过载收敛至零附近。考虑到传统的一阶滑模末制导律会产生抖振现象以及末制导过程持续的时间有限,结合非线性非二次型有限时间最优反馈控制、积分滑模和光滑ST(Super-twisting)算法,设计了三维的光滑有限时间...
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 中制导律国内外研究现状
1.3 末制导律国内外研究现状
1.3.1 经典末制导律
1.3.2 现代末制导律
1.4 基于ST算法的滑模末制导律
1.5 考虑导弹自动驾驶仪动态特性的末制导律
1.6 考虑过载饱和约束的末制导律
1.7 H∞末制导律
1.8 本文的主要研究内容
第2章 多约束条件下的最优中制导律
2.1 引言
2.2 导弹制导基础知识
2.2.1 相关坐标系
2.2.2 坐标转换矩阵
2.2.3 导弹运动方程
2.2.4 目标运动方程
2.2.5 目标-导弹相对运动信息计算公式
2.3 三维目标-导弹相对运动方程
2.4 多约束条件下的最优中制导律设计
2.4.1 制导方程
2.4.2 多约束条件及性能指标
2.4.3 Gauss伪谱法
2.5 仿真结果及分析
2.6 本章小结
第3章 三维的光滑有限时间近最优积分滑模末制导律
3.1 引言
3.2 制导方程及制导律设计目标
3.3 名义有限时间最优末制导律
3.3.1 非线性有限时间最优反馈控制
3.3.2 名义有限时间最优末制导律设计
3.4 近最优积分滑模末制导律
3.4.1 制导律设计
3.4.2 稳定性分析
3.5 仿真结果及分析
3.6 本章小结
第4章 考虑自动驾驶仪动态特性的有限时间积分滑模末制导律
4.1 引言
4.2 制导方程及制导律设计目标
4.3 考虑自动驾驶仪动态特性的制导方程
4.4 考虑自动驾驶仪动态特性的有限时间末制导律
4.4.1 有限时间扰动观测器设计
4.4.2 制导律设计
4.4.3 稳定性分析
4.5 平面制导律在三维拦截中的应用
4.6 仿真结果及分析
4.7 本章小结
第5章 考虑过载饱和约束的三维非线性末制导律
5.1 引言
5.2 考虑过载饱和约束的近最优积分滑模末制导律
5.2.1 问题描述
5.2.2 名义饱和最优末制导律设计
5.2.3 饱和近最优积分滑模末制导律设计
5.2.4 仿真结果及分析
5.3 考虑过载饱和约束及自动驾驶仪动态特性的末制导律
5.3.1 问题描述
5.3.2 制导律设计
5.3.3 稳定性分析
5.3.4 仿真结果及分析
5.4 本章小结
第6章 考虑自动驾驶仪动态特性的输出反馈H∞末制导律
6.1 引言
6.2 输出反馈H∞控制理论
6.3 考虑自动驾驶仪动态特性的制导方程
6.4 输出反馈H∞末制导律
6.4.1 输出反馈H∞末制导问题描述
6.4.2 输出反馈H∞末制导律设计
6.5 平面制导律在三维拦截中的应用
6.6 仿真结果及分析
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3786585
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 中制导律国内外研究现状
1.3 末制导律国内外研究现状
1.3.1 经典末制导律
1.3.2 现代末制导律
1.4 基于ST算法的滑模末制导律
1.5 考虑导弹自动驾驶仪动态特性的末制导律
1.6 考虑过载饱和约束的末制导律
1.7 H∞末制导律
1.8 本文的主要研究内容
第2章 多约束条件下的最优中制导律
2.1 引言
2.2 导弹制导基础知识
2.2.1 相关坐标系
2.2.2 坐标转换矩阵
2.2.3 导弹运动方程
2.2.4 目标运动方程
2.2.5 目标-导弹相对运动信息计算公式
2.3 三维目标-导弹相对运动方程
2.4 多约束条件下的最优中制导律设计
2.4.1 制导方程
2.4.2 多约束条件及性能指标
2.4.3 Gauss伪谱法
2.5 仿真结果及分析
2.6 本章小结
第3章 三维的光滑有限时间近最优积分滑模末制导律
3.1 引言
3.2 制导方程及制导律设计目标
3.3 名义有限时间最优末制导律
3.3.1 非线性有限时间最优反馈控制
3.3.2 名义有限时间最优末制导律设计
3.4 近最优积分滑模末制导律
3.4.1 制导律设计
3.4.2 稳定性分析
3.5 仿真结果及分析
3.6 本章小结
第4章 考虑自动驾驶仪动态特性的有限时间积分滑模末制导律
4.1 引言
4.2 制导方程及制导律设计目标
4.3 考虑自动驾驶仪动态特性的制导方程
4.4 考虑自动驾驶仪动态特性的有限时间末制导律
4.4.1 有限时间扰动观测器设计
4.4.2 制导律设计
4.4.3 稳定性分析
4.5 平面制导律在三维拦截中的应用
4.6 仿真结果及分析
4.7 本章小结
第5章 考虑过载饱和约束的三维非线性末制导律
5.1 引言
5.2 考虑过载饱和约束的近最优积分滑模末制导律
5.2.1 问题描述
5.2.2 名义饱和最优末制导律设计
5.2.3 饱和近最优积分滑模末制导律设计
5.2.4 仿真结果及分析
5.3 考虑过载饱和约束及自动驾驶仪动态特性的末制导律
5.3.1 问题描述
5.3.2 制导律设计
5.3.3 稳定性分析
5.3.4 仿真结果及分析
5.4 本章小结
第6章 考虑自动驾驶仪动态特性的输出反馈H∞末制导律
6.1 引言
6.2 输出反馈H∞控制理论
6.3 考虑自动驾驶仪动态特性的制导方程
6.4 输出反馈H∞末制导律
6.4.1 输出反馈H∞末制导问题描述
6.4.2 输出反馈H∞末制导律设计
6.5 平面制导律在三维拦截中的应用
6.6 仿真结果及分析
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3786585
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