【摘要】：近年來(lái),科技不斷發(fā)展,導(dǎo)彈的性能逐步提升,目標(biāo)的主動(dòng)防護(hù)能力也在逐漸增強(qiáng),傳統(tǒng)的攻擊方式無(wú)法對(duì)目標(biāo)發(fā)揮最大程度的毀傷,對(duì)于導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制提出了更多的約束以及更高的要求。制導(dǎo)控制技術(shù)作為現(xiàn)代武器實(shí)現(xiàn)精確打擊的重要保障環(huán)節(jié),本文針對(duì)帶有約束的制導(dǎo)與控制問(wèn)題,以最優(yōu)控制、滑模控制以及模糊控制三種控制方法,對(duì)導(dǎo)彈的制導(dǎo)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:首先,根據(jù)導(dǎo)彈質(zhì)心以及姿態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)方程,進(jìn)行相應(yīng)的假設(shè)與簡(jiǎn)化,建立了導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)的非線性數(shù)學(xué)模型。其次,對(duì)考慮帶有落角約束的制導(dǎo)律設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了研究。對(duì)三維空間內(nèi)的制導(dǎo)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化解耦,分別對(duì)兩平面內(nèi)的制導(dǎo)律進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)簡(jiǎn)化模型線性化處理建立狀態(tài)方程,采用了最優(yōu)控制理論,設(shè)計(jì)了一種滑模的最優(yōu)趨近律,引入終端滑模控制的方法設(shè)計(jì)了最優(yōu)滑模制導(dǎo)律;考慮自動(dòng)駕駛儀環(huán)節(jié)的滯后特性,在制導(dǎo)律建模引入滯后環(huán)節(jié),應(yīng)用施瓦茲不等式的方法設(shè)計(jì)了最優(yōu)制導(dǎo)律。再次,針對(duì)協(xié)同制導(dǎo)問(wèn)題進(jìn)行研究。以經(jīng)典的激光駕束協(xié)同制導(dǎo)為研究背景,針對(duì)干擾導(dǎo)致追尾的問(wèn)題進(jìn)行分析,建立了干擾判斷模型;考慮時(shí)間與角度雙重約束,采用終端滑�？刂�,設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間約束、角度約束的制導(dǎo)律,根據(jù)模糊控制理論,建立了模糊切換規(guī)則,設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)雙重約束的三維制導(dǎo)律。然后,針對(duì)兩回路自動(dòng)駕駛儀設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。針對(duì)導(dǎo)彈非線性數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行假設(shè)簡(jiǎn)化處理,將制導(dǎo)控制模型線性化處理,對(duì)LQR以及LQR拓展形式在自動(dòng)駕駛儀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探究。最后,從導(dǎo)彈六自由度全仿真的角度,設(shè)計(jì)了一種可以切換控制方式便于用戶操作的軟件系統(tǒng)。
【圖文】：

隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展與創(chuàng)新，目標(biāo)的主動(dòng)防護(hù)能力也在日益增強(qiáng)，為精確打擊造成了不小的麻煩，對(duì)于精確制導(dǎo)的要求越來(lái)越高，在要求命中目標(biāo)以外，還需要滿足其他約束條件，近年來(lái)隨著新作戰(zhàn)要求的提出以及新的技術(shù)應(yīng)用，給導(dǎo)彈制導(dǎo)控制的設(shè)計(jì)帶來(lái)了全新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制技術(shù)，在導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)的過(guò)程占據(jù)了舉足輕重的地位，是導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)的重要環(huán)節(jié)，基于某型號(hào)反坦克導(dǎo)彈[1-3]實(shí)際遇到的問(wèn)題展開(kāi)拓展與延伸，以及當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)下對(duì)于制導(dǎo)控制提出的新要求，該選題的研究顯得尤為重要。傳統(tǒng)的導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)從功能上分為導(dǎo)引系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)兩個(gè)部分，如圖 1.1 所示。導(dǎo)引系統(tǒng)的作用是在導(dǎo)彈飛行過(guò)程中，根據(jù)測(cè)量設(shè)備獲取導(dǎo)引所需基本信息，從而根據(jù)相應(yīng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與要求形成導(dǎo)引指令。而控制系統(tǒng)的作用是來(lái)響應(yīng)導(dǎo)引傳來(lái)的指令信號(hào)形成控制指令，控制操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，通過(guò)改變導(dǎo)彈上的力與力矩，從而對(duì)彈體的飛行姿態(tài)以及飛行軌跡進(jìn)行調(diào)整，另外還需要考慮在控制過(guò)程中系統(tǒng)具備一定的抗干擾性，來(lái)保證導(dǎo)彈穩(wěn)定飛行。一般的情況下，為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引精度以及控制品質(zhì)，制導(dǎo)控制系統(tǒng)為多回路系統(tǒng)，控制回路作為內(nèi)回路本身有可能是多回路控制。

時(shí)具有攻擊角度和攻擊時(shí)間約束的四維制導(dǎo)律。綜合考慮導(dǎo)彈系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性導(dǎo)彈自身的過(guò)載約束以及彈道的收斂性約束采用自動(dòng)控制原理和變系數(shù)比例導(dǎo)引律理論對(duì)制導(dǎo)律的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)給出了取值方法。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的制導(dǎo)律能夠使多枚導(dǎo)彈在滿足過(guò)載約束的前提下彈道前段彎曲末段收斂實(shí)際攻擊角與理想攻擊角之差小于實(shí)際攻擊時(shí)間與理想攻擊時(shí)間之差小于可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的協(xié)同攻擊。1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容以及章節(jié)安排本文以兩發(fā)導(dǎo)彈協(xié)同攻擊目標(biāo)問(wèn)題為研究對(duì)象，，以多約束條件下的制導(dǎo)控制為研究問(wèn)題，以最優(yōu)控制理論、滑�？刂评碚撘约澳：碚摓檠芯糠椒ǎ芯克悸芳軜�(gòu)如圖 1.2 所示。首先給出了導(dǎo)彈飛行的數(shù)學(xué)描述模型，在三維空間內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化，采用最優(yōu)、滑模以及模糊的手段對(duì)制導(dǎo)控制兩部分分別進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)了界面將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行封裝，完成了學(xué)位論文研究。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ765

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本文編號(hào)：2606404