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《哈尔滨工程大学》 2016年
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攻击角度约束下的变结构制导律

王健  
【摘要】:作为现代战争中最重要的精确制导武器,导弹已经成为各国军事力量发展的重要方向。导弹的制导与控制系统作为导弹的核心组成部分,在导弹精确打击和控制稳定飞行方面都起着极其重要的作用。但是,伴随着新的作战的需要和各种新的技术的出现,为了提高导弹的打击能力和毁伤效果,攻击角度约束下精确打击给导弹的末端制导带来了新的问题和挑战。首先,介绍了该课题研究的背景、目的和意义,对于导弹制导律的国内外发展现状和主要设计方法进行了综述。讨论了导弹制导与控制系统的数学模型,推导了其动力学方程、运动学方程和几何关系方程等,并建立了导弹拦截的弹道方程。其次,针对某些导弹要求限制末端攻击角度的作战要求,面向机动目标,设计了一种同时满足脱靶量和攻击角度约束要求的制导律。采用自适应滑模趋近律,并将目标机动视为干扰,利用线性变结构制导律推导出目标加速度的估计方程,并通过仿真证实了其有效性。所设计的制导律形式简单、实用。仿真结果表明,该制导律能够以期望的攻击角度命中目标,并对所提出制导律的性能进行了分析,具有一定的工程应用价值。针对固定目标,在三维空间内设计了滑模自适应的制导律和增广的比例制导律,并将扩展的弹道成型的制导律拓展到了三维空间。和三维空间下增广的比例制导律相比较,仿真的结果表明设计的滑模制导律和扩展的弹道成型制导律的有效性和优越性。为了实现多导弹的协同攻击,基于三维空间内导弹-目标的相对运动方程,针对固定目标,本文提出了一种攻击时间约束下的多导弹协同攻击的三维制导律。在俯仰通道推导了滑模变结构制导律;偏航通道利用动态逆控制理论,采用机动控制,调整导弹的攻击时间,使其趋于指定值,并与将俯仰通道采用推导的增广比例制导律作了比较。仿真结果表明,该制导律最终能使攻击的剩余时间误差趋于零,能够满足对制导精度和攻击时间的要求,证明了算法的正确性和优越性。最后,针对打击固定或者缓慢移动目标时带攻击角度约束的制导问题,设计一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的制导律。基于平面内导弹-目标的运动模型,采用滑模变结构和非线性反步控制的方法,将导弹自动驾驶仪的动态延迟特性近似描述为一阶惯性环节,通过高增益的饱和函数,结合改进的开关项系数来消弱滑模抖振的影响,最终使视线角速率和导弹的弹道倾角分别趋于零和期望值。仿真的结果表明,该制导律下导弹能以期望的攻击角度命中目标,有效地克服控制系统的动态延迟对导引精度的影响,对参数的变化和外界的干扰有很好的适应性和鲁棒性,具有工程应用的参考价值。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TJ765.3

【参考文献】
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