收藏本站
收藏 | 论文排版

助推—滑翔导弹轨迹设计与制导方法研究

卢宝刚  
【摘要】:射程远、机动性强、打击精度高等优点使助推-滑翔导弹成为各军事大国在全球进攻性武器上研究发展的热点,在新时期攻防对抗体系下,同样也成为导弹防御系统重点侦查的对象。为了降低敌方防御系统反应时间、增加导弹生存概率和突防概率,一种始终处于大气层内飞行、可借助地球曲率进行掩护的低弹道模式逐渐成为助推-滑翔导弹的首选弹道模式。与此同时,为满足现阶段对飞行器的自主性、安全性和可靠性提出的更高的要求,本文针对助推-滑翔导弹大气层内上升段最优轨迹快速生成方法、大气层内上升段闭环制导算法以及再入滑翔制导算法等关键技术进行了深入研究。快速生成大气层内上升段最优飞行轨迹能够有效降低发射成本、减少地面准备时间、增加任务的灵活性,并且能够为制导技术提供服务,是飞行器总体设计中的关键技术之一。然而,由于飞行器上升段的运动数学模型存在的强非线性、耦合性及多种约束条件,导致直接轨迹优化算法的初值选取较难、求解速度较慢,而间接轨迹优化算法对约束条件的处理又较为困难。因此,本文采用有限元法快速获得无约束条件的大气层内上升段最优轨迹,再将该值作为直接法的初值获得满足约束条件的大气层内上升段最优轨迹。仿真结果表明了该混合优化算法的优势。传统的大气层上升段制导模式采用的是开环制导,这种制导方式具备成本低、稳定性好等优点,但是无法修正飞行过程中气动力或者推力造成的飞行轨迹偏差,这对交班点精度要求较为严格的助推-滑翔导弹而言,开环制导方式显然无法满足任务需求。本文结合助推-滑翔导弹上升段的飞行特点,一方面,采用反馈线性化技术设计了基于标称轨迹的闭环制导方法;令一方面,采用有限元数值轨迹优化算法在线生成新的参考轨迹,设计了实时预测修正的闭环制导方法。通过仿真对比分析,表明给出的两种闭环制导方法满足交班点精度需求,且基于有限元数值轨迹优化的闭环制导方法具有更高的制导精度。研究了一种具有较强在线轨迹规划能力的滑翔制导方法。针对纵向轨迹在线实时规划的问题,本文提出了一种基于拟平衡滑翔条件的数值预测再入轨迹规划方法,该方法以飞行高度作为积分自变量,通过设计飞行路径角剖面来满足再入航程约束,通过设计攻角剖面来满足终端速度约束,再借助拟平衡滑翔条件计算能够保持平衡滑翔飞行的倾侧角,同时将飞行过程约束转化为对倾侧角的约束。针对复杂的三维再入制导问题,本文将其转化为纵向制导和侧向控制两个问题,纵向制导采用模型预测静态规划技术得到制导指令,侧向控制采用航向误差走廊的反转策略控制飞行方向。仿真结果表明了该方法适用于助推-滑翔导弹滑翔段制导,蒙特卡洛打靶也表明了该制导方法对初始状态误差与气动参数的不确定性具有较强的鲁棒性。针对无动力滑翔再入飞行器实际气动特性与理论数据之间的差异造成的制导精度退化问题,本文采用收敛性好、计算效率高、占用资源少的卡尔曼滤波算法对气动参数进行在线辨识,提出了一种基于气动参数辨识的再入制导方法。为具有统计意义的描述待辨识气动参数的变化规律,采用了一阶高斯马尔科夫过程及噪声补偿技术。利用气动参数估值与标称值之间的偏差对攻角和倾斜角进行修正,并利用线性二次调节器原理跟踪纵向参考轨迹。仿真结果表明了给出的气动参数辨识算法能够快速收敛,且本文的再入制导算法对气动参数摄动具有更好的制导效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 吴旭忠;唐胜景;郭杰;;高超声速滑翔飞行器三维自主再入制导方法[J];南京航空航天大学学报;2014年03期
2 杨铮;岳瑞华;朱斌;徐中英;;助推-滑翔导弹发展与应用问题研究[J];飞航导弹;2014年10期
3 潘亮;谢愈;彭双春;徐明亮;袁天保;;高超声速飞行器滑翔制导方法综述[J];国防科技大学学报;2017年03期
4 周本湘;;鸟的滑翔[J];生物学教学;1959年10期
5 屈聪颖;钱红庆;;美国助推滑翔武器发展分析[J];战术导弹技术;2015年04期
6 于蓉;;中国滑翔总会的滑翔训练与管理研究(1939-1945)[J];兰台世界;2012年28期
7 郭飞帅;张高瑜;刘冬;;助推滑翔导弹滑翔段优化研究[J];四川兵工学报;2011年08期
8 于蓉;;重庆国民政府普及滑翔教育举措研究(1939—1945)[J];兰台世界;2011年17期
9 魏毅寅;李瑜;段广仁;;远程滑翔导弹滑翔段制导算法研究[J];宇航学报;2009年02期
10 汪小娜,王树宗,朱华兵;火箭助推滑翔增程炮弹弹道模型研究[J];舰船科学技术;2005年01期
11 丁松滨,王中原,王争论;尾翼滑翔增程炮弹最大滑翔距离研究[J];弹箭与制导学报;2000年04期
12 柯国伟;;在宁静中滑翔[J];福建文学;2009年09期
13 ;飞翔吧,机器鸟[J];文明;2011年05期
14 任晓龙;;大家一起玩滑翔[J];大科技(科学之谜);2011年11期
15 杨忠义;;切入青春肌体的滑翔岁月[J];航空知识;2005年06期
16 郭福林;;滑翔者的盛会——记第29届世界滑翔锦标赛[J];航空知识;2006年09期
17 沈雨若;;学会自理,生活才会更快乐[J];新作文(小学1-2-3年级版);2007年11期
18 余夫;;滑翔——动物征服天空的第一步[J];百科知识;2008年17期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姚红;汤亚锋;徐艳丽;魏巍;;高超声速滑翔飞行器滑翔段自适应跟踪制导方法研究[A];第17届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(17th CCSSTA 2016)[C];2016年
2 陈功;王文正;夏斌;袁先旭;;临近空间高超声速飞行器滑翔制导方法研究[A];探索 创新 交流——第六届中国航空学会青年科技论坛文集(下册)[C];2014年
3 孙明玮;彭南楠;杨明;;导弹最优滑翔弹道的设计及存在的问题[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
4 吴楠;程文科;王华;;运载火箭迭代制导方法的改进研究[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
5 黄翔宇;王大轶;关轶峰;;月球软着陆的二次型最优制导方法[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
6 李聪颖;韩蕾;许晓飞;于进勇;;基于微分平坦的再入反舰导弹无动力滑翔段控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 汪作鹏;徐明;;助推-滑翔式弹道优化设计研究[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
8 孙明玮;焦纲领;杨瑞光;陈增强;;滑翔飞行器阻力—能量剖面制导的自抗扰跟踪[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 贺波勇;彭祺擘;李海阳;;基于优化算法的月地返回轨道中途制导方法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集(上册)[C];2012年
10 雷娟棉;吴甲生;;滑翔增程炮弹气动设计[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卢宝刚;助推—滑翔导弹轨迹设计与制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 修观;非线性模型预测控制方法在滑翔弹道控制中的应用研究[D];南京理工大学;2011年
3 徐鸿影;火星大气进入段轨迹设计和制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 董晨;高超声速滑翔飞行器自适应有限时间制导方法[D];哈尔滨工业大学;2014年
5 刘欣;助推—滑翔式飞行器弹道设计与制导技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
6 赵彪;快船式飞行器再入轨迹优化与制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 陈小庆;高超声速滑翔飞行器机动技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 郑艺裕;火星进入轨迹设计、优化及制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
9 吴鹏;带末端攻击角度约束的制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 吴楠;助推滑翔飞行器预警探测滤波方法与误差链研究[D];国防科学技术大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王威;高超声速飞行器滑翔段制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 王梁;大气层内弹道滑翔导弹弹道设计与制导方法研究[D];国防科学技术大学;2013年
3 吕瑞;高超声速滑翔导弹滑翔段制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
4 陈尔康;高速滑翔弹拼接虚位移制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 孙明飞;滑翔增程火箭弹的仿真研究[D];中北大学;2016年
6 王琦山;水下仿生滑翔机器人机构设计及水动力学分析[D];兰州交通大学;2015年
7 刘川江;关于滑翔增程弹气动力特性的研究[D];南京理工大学;2016年
8 关微;水下滑翔机器人水面运动建模与分析[D];沈阳工业大学;2015年
9 皮术武;滑翔飞行器神经网络预测制导方法研究[D];国防科学技术大学;2012年
10 董晨;可重复使用飞行器再入制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王洪星 刘博;国际滑翔健儿的乐园[N];安阳日报;2015年
2 悠悠 编译;潜水滑翔服能在水中“飞行”[N];北京科技报;2013年
3 山水;高山滑翔体验飞的快乐[N];中国消费者报;2000年
4 徐元锋;1.3亿年前,辽西蜥蜴会滑翔[N];人民日报;2007年
5 ;滑翔 休闲贵族新运动[N];重庆商报;2000年
6 岳晋峰;大同,理想的滑翔基地[N];山西日报;2004年
7 记者 刘剑昆;林州市民间资本支持滑翔基地建设[N];安阳日报;2011年
8 记者 崔晓利;红色教育 绿色生态 蓝天滑翔[N];安阳日报;2016年
9 编译 江鑫;无人侦察器能水下滑翔上万公里[N];北京科技报;2006年
10 通讯员 罗玉珍;15.5万人畅游黄河三峡[N];甘肃经济日报;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978