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空空导弹智能化制导律和三维动画仿真研究

徐鸣  
【摘要】: 本文结合空军装备部预研课题——空空导弹智能化制导律和三维动画仿真研究,对空空导弹的导引律和控制律进行了较为广泛深入的研究,并针对这两部分内容展开了一系列的研究工作: 导弹制导规律的研究从第二次世界大战以来一直是各国国防部门关注的热门课题。本文首先对空空导弹的导引律问题,将论域自调整的模糊控制方法引入空空导弹的导引律设计当中,并且以我国某型空空导弹模型为对象使用MATLAB对导弹攻击过程进行了仿真。 其次,本文分析了目标做机动运动时采用传统的比例导引法使制导性能恶化的原因。考虑到目标做大机动运动的情况,给出在三维空间中最优制导律表达式,并运用遗传算法对制导性能进行寻优,最后并针对实例进行了仿真计算。 接下来,本文还深入研究了三维微分对策制导律,在线性二次型微分对策理论的基础上推导出一阶延迟环节三维微分对策制导律表达式并通过仿真计算得到验证。另外,本文还将神经网络理论与微分对策制导律相结合作了初步的探讨,并结合具体的BP网络和RBF网络及其相应的学习算法设计出了基于神经网络技术的微分对策制导律。 本文还对空空导弹超视距攻击的复合制导体制做了一个初步的探讨,并对其中的中制导阶段进行了深入研究,得到了一个十分有用的结论:即中制导阶段导弹发动机的最优推力方向实际上应该是关于时间的线性函数。 对导弹控制律的研究是本文的另一重点研究内容。首先在推导出导弹六自由度状态方程的基础上采用非线性动态逆方法设计空空导弹的基本控制律;其次考虑到操纵舵面作动器模型结构,将抗积分饱和算法和Smith预估补偿控制用于作动器控制当中;最后利用干扰观测器理论设计出干扰观测器用于消除逆误差及所受扰动对导弹动态逆控制器控制效果的影响。 最后,介绍了OpenGL研制空战动画软件需要解决的关键技术,通过编制空空导弹攻击目标的三维动画仿真软件,生动地演示了导弹攻击目标的全过程。


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