【摘要】：對敵方目標實現(xiàn)精確打擊是精確制導武器的任務使命,精確制導武器的制導控制系統(tǒng)是完成這一任務使命的關鍵所在。捷聯(lián)制導體制通過將探測器直接固聯(lián)于彈體或將探測器安裝于半捷聯(lián)框架實現(xiàn)精確制導武器的制導控制回路閉環(huán),通過取消導引頭內陀螺實現(xiàn)精確制導武器的小型化和低成本要求。本文以采用捷聯(lián)制導體制的某機載輕型空面導彈制導控制方案設計為研究背景,研究了捷聯(lián)制導體制下的若干關鍵問題,包括制導方法、控制方法及半捷聯(lián)導引頭控制技術等內容。首先,研究了捷聯(lián)制導方法,并對其制導精度進行了分析。在建立導彈目標相對運動模型的基礎上,給出了捷聯(lián)制導體制下基于積分比例導引法和基于比例導引法的兩種制導方案,并利用線性伴隨法分別對兩種制導方案下的制導精度進行了研究。制導精度分析的目的在于保證命中精度的前提下優(yōu)化各分系統(tǒng)指標,本文在捷聯(lián)制導體制下獲得了導彈制導控制回路中各項誤差源對制導精度的影響程度,可用于建立全彈關鍵分系統(tǒng)性能指標體系。其次,研究了捷聯(lián)制導體制下穩(wěn)定回路的魯棒性設計問題。在建立導彈控制模型的基礎上利用解析法設計導彈穩(wěn)定回路,并在設計過程中對參數(shù)選擇進行了折衷考慮。為了獲得具有魯棒性的穩(wěn)定回路,基于H_∞控制理論進行了設計,并討論了權函數(shù)的選擇方法。進一步,考慮到導彈穩(wěn)定回路模型不確定性主要由攻角攝動引起,建立了描述攻角攝動的模型,并基于μ綜合理論進行設計。理論分析和數(shù)值仿真結果表明,所提出的控制器設計方法考慮了穩(wěn)定回路魯棒性,設計結果滿足指標要求。再次,研究了半捷聯(lián)導引頭穩(wěn)定平臺的控制方法。常規(guī)控制方案將半捷聯(lián)導引頭俯仰和偏航通道解耦考慮,分別利用解算獲得的內框角速度作為反饋量實現(xiàn)閉環(huán)控制。由于半捷聯(lián)穩(wěn)定平臺的傳感器配置方式使得可以利用數(shù)學解算的方式獲得框架角速度,本文提出了一種利用外框角速度作為插值變量實現(xiàn)增益調度的控制器。基于有限時間有界理論,在線性時變參數(shù)模型下推導了利用線性矩陣不等式描述的有限時間有界的充分條件,并結合線性矩陣不等式工具獲得了控制增益矩陣。該控制器根據(jù)半捷聯(lián)穩(wěn)定平臺解算的外框角速度實現(xiàn)增益調度。仿真結果表明,當基座存在擾動時,本文提出的控制器在具有較高控制精度的同時能夠有效降低俯仰偏航通道耦合。最后,建立了適用于半主動激光制導導彈的半實物仿真平臺,該平臺可對采用捷聯(lián)制導體制的導彈進行各主要分系統(tǒng)和整個制導控制回路的實時仿真試驗,以驗證系統(tǒng)工作時序、各分系統(tǒng)的性能及總體性能。本文對半實物仿真平臺中測試主控部分、運動模擬部分和信號模擬部分的若干關鍵問題提出了解決方案,并分析了仿真系統(tǒng)中存在的設備安裝誤差與導引頭測角誤差之間的關系。另外,本文基于該仿真平臺給出了捷聯(lián)式半主動激光導引頭的標定方法,研究了標定中常用的插值算法,以減小捷聯(lián)式激光半主動導引頭由于加工和裝配過程中產(chǎn)生的測角誤差。
【圖文】：

圖 1.1 全捷聯(lián)制導體制原理示意圖e 1.1 Schematic diagram of the full strapdown guidance s體制利用彈載慣性導航系統(tǒng)輸出的信息實現(xiàn)導引的速率陀螺，，可有效簡化導引頭結構，減小導引制原理示意圖。圖 1.2 半捷聯(lián)制導體制原理示意圖 1.2 Schematic diagram of the semi-strapdown guidance 制具有諸多好處，但采用該體制也給導彈總體和制

2圖 1.2 半捷聯(lián)制Figure 1.2 Schematic diagram of 捷聯(lián)制導體制具有諸多好處，但采用計帶來了新的挑戰(zhàn)。首先，對于全捷聯(lián)速率，在制導律設計時需要先完成視線體制的制導律；其次，全捷聯(lián)光學導引頭為全部視場，可用視場小，為避免制導導彈制導控制算法需要具有較高魯棒性彈載慣性元件實現(xiàn)框架的穩(wěn)定控制是導本論文以采用捷聯(lián)制導體制的某型
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ765

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本文編號：2643860