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反舰导弹具有末端碰撞角约束的末制导方法研究

雷炜  
【摘要】:反舰导弹是未来战争的必备武器之一,它以在初、中制导段可以进行掠海飞行,进而有效隐藏行迹,越来越受到全球几大军事强国的关注。进入21世纪以后,世界上但凡有一定经济实力的国家无不在大力发展舰船,组建海面舰队,甚至航空母舰编队。因此,为了在未来战争中可以最大限度地反制海上大型舰艇编队,对反舰导弹的研究就变得极为必要。反舰导弹不仅要能够精确命中目标,还要以最佳姿态命中目标的关键部位,做到一击毙命。因此,本文以反舰导弹为研究目标,在过载、脱靶量和末端碰撞角三个约束下设计反舰导弹的末制导律。主要内容如下: 首先,本文根据空气动力学和理论力学相关原理,结合反舰导弹特点和运动规律建立了导弹运动的数学模型;根据海面舰艇的运动特点,给出了目标运动的数学模型;此外,在该部分中为了给后续末制导方法的研究工作做准备,还简要介绍了非线性控制理论中关于滑动模态变结构控制和反演设计方法的基础理论知识。 其次,本文根据反舰导弹击中目标时刻的姿态约束定义了末端碰撞角,给出了具有末端碰撞角约束的情况下导弹能够命中目标的充分条件,并推导了期望末端碰撞角与期望目标视线角之间的关系。另外,由于经典导引规律中比例导引律是应用最广泛最成熟的导引规律,故根据约束要求设计出了偏置比例导引律。 再次,本文考虑到处理制导问题时传统方法的不足和非线性控制理论中各种控制方法自身所具有的优点,确定采用滑动模态变结构控制理论和反演设计方法来解决反舰导弹多约束末制导问题,并利用相关理论设计了滑动模态变结构导引律和反演导引律,并在理论上分析了这两种导引律的可行性。 最后,为了对本文设计的导引律进行仿真检验,本文基于传统的PID控制器设计方法设计了反舰导弹的三通道姿态控制器;并进行了反舰导弹的全弹道仿真,分析了导弹在整个运动过程的运动状态,证明了文中导引律的有效性。另外,本文还分析了导引头测量误差和风干扰这两个影响制导精度的重要因素。


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