發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 14:07

【摘要】：為了應(yīng)對(duì)彈道導(dǎo)彈的威脅,美俄等軍事強(qiáng)國(guó)先后加強(qiáng)了對(duì)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的研究。尤其是美國(guó),已經(jīng)建立了一套多基、分層導(dǎo)彈防御系統(tǒng),其核心組成部分之一是大氣層外攔截器,而高精度末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)是保證其攔截精度的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的大氣層外飛行器末制導(dǎo)依賴于紅外導(dǎo)引頭,制導(dǎo)律采用比例導(dǎo)引法。然而,隨著捷聯(lián)導(dǎo)引頭的出現(xiàn),成本低、重量輕等一系列優(yōu)勢(shì)使其逐漸成為軍事領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而捷聯(lián)導(dǎo)引頭只能測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)視線角,無(wú)法直接獲得視線角速率,導(dǎo)致比例導(dǎo)引等傳統(tǒng)制導(dǎo)律無(wú)法應(yīng)用。因此,針對(duì)捷聯(lián)導(dǎo)引頭的特點(diǎn),本論文重點(diǎn)對(duì)大氣層外飛行器的捷聯(lián)末制導(dǎo)律進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:首先,給出了論文研究涉及到的相關(guān)坐標(biāo)系定義及其轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立了大氣層外飛行器的質(zhì)心動(dòng)力學(xué)模型和繞質(zhì)心動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí),根據(jù)捷聯(lián)導(dǎo)引頭的工作原理,推導(dǎo)了其測(cè)量模型,為后續(xù)的末制導(dǎo)律研究和姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容提供理論基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)的追蹤制導(dǎo)律、比例導(dǎo)引律等方法是新型捷聯(lián)制導(dǎo)律的理論基礎(chǔ),首先對(duì)經(jīng)典制導(dǎo)律進(jìn)行了研究和分析。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合捷聯(lián)導(dǎo)引頭僅能測(cè)量角度信息的特點(diǎn),提出了適合于大氣層外飛行器應(yīng)用的捷聯(lián)修正追蹤制導(dǎo)律、捷聯(lián)比例導(dǎo)引律。為提高響應(yīng)速度,加入非線性環(huán)節(jié),給出兩種非線性捷聯(lián)制導(dǎo)律。針對(duì)一種特定的軌控發(fā)動(dòng)機(jī)布局方案,對(duì)PWPF推力調(diào)制方法進(jìn)行了研究,最后進(jìn)行了仿真研究和對(duì)比分析�？紤]到基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測(cè)量的視線角信息,采用非線性濾波方法可以估計(jì)視線角速率信息,進(jìn)而應(yīng)用比例導(dǎo)引的方法可實(shí)現(xiàn)大氣層外飛行器末制導(dǎo)。因此,首先建立了視線角與視線角速率之間的數(shù)學(xué)模型,作為濾波器的量測(cè)方程;將視線角速率變化用一階馬爾科夫模型描述,作為濾波器的狀態(tài)方程,基于擴(kuò)展卡爾曼濾波方法,估計(jì)出視線角速率信息。將估計(jì)得到的視線角速率與比例導(dǎo)引方法相結(jié)合,進(jìn)行大氣層外飛行器的末制導(dǎo)研究,最后進(jìn)行了仿真研究。最后,設(shè)計(jì)了大氣層外飛行器的姿態(tài)控制系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,分別與捷聯(lián)制導(dǎo)律和視線角速率提取兩種末制導(dǎo)方案相結(jié)合,進(jìn)行大氣層外飛行器捷聯(lián)制導(dǎo)六自由度綜合仿真分析,分析影響制導(dǎo)控制精度的各種因素,對(duì)比和評(píng)估評(píng)估各種方法的制導(dǎo)控制精度。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文器上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。外研究現(xiàn)狀能攔截器(KKV)發(fā)展現(xiàn)狀，反導(dǎo)攔截技術(shù)研究及反導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)是世界各國(guó)都十分關(guān)注的方面進(jìn)行了大量試驗(yàn)并取得很多成果。其中，在技術(shù)方面比較V 直接碰撞殺傷目標(biāo)[13-19]。 是通過(guò)直接撞擊目標(biāo)將其摧毀的高速飛行器。KKV 利用導(dǎo)引頭，其軌道機(jī)動(dòng)和姿態(tài)控制通過(guò)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)和姿控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。V 成功碰撞目標(biāo)，要求制導(dǎo)控制系統(tǒng)具有很高的精度。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文功捕獲目標(biāo)后實(shí)施變軌，直接碰撞目標(biāo)將其摧毀。這次試驗(yàn)表明美天基信息發(fā)射攔截彈實(shí)施對(duì)彈道導(dǎo)彈攔截的能力。地基中段反導(dǎo)方面，2010 年美國(guó)導(dǎo)彈防御局進(jìn)行了兩次地基攔截彈nterceptor, GBI)的飛行攔截試驗(yàn)，，但分別因?yàn)殒i定軟件缺陷導(dǎo)致的“”故障、高頻振動(dòng)引起的慣性測(cè)量單元(Inertial Measurement Unit, IM。此后，美國(guó)導(dǎo)彈防御局采取了軟件改進(jìn)和硬件修復(fù)等措施，并于合相關(guān)部門重新進(jìn)行了地基中段防御系統(tǒng)飛行攔截試驗(yàn)，成功攔截了射的中程彈道導(dǎo)彈靶彈。在實(shí)驗(yàn)中，攔截彈上的三級(jí)助推火箭將動(dòng)預(yù)定軌道，隨后動(dòng)能攔截器飛向目標(biāo)直接碰撞摧毀靶彈彈頭。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TJ765.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674417