非线性变结构导引规律的研究

论文摘要

随着高新技术在军事领域的应用,精确末制导技术可直接影响导弹的命中精度。古典导引律不能适应日益复杂的截击条件,尤其是目标做大机动运动,因此,寻求新的高精度的现代制导规律是十分迫切的。本文采用变结构控制策略,试图利用获得的有限信息,针对大机动运动目标,设计出新的制导规律。本文主要研究了以下几方面内容:首先,在二维视线坐标系下,以纵向平面为例,建立导弹与目标的相对运动模型,提出了一种基于零化导弹与目标视线法向速度的制导规律,解决了一般滑模控制中存在的抖振问题。该制导律把目标的加速度视为一类外界有界干扰,并根据Lyapunov方法设计了参数自适应律,仿真结果表明了所提方法的有效性。其次,把二维制导规律扩展到三维空间,在三维球坐标系下建立了导弹与目标的相对运动模型,把目标加速度视为一类有界干扰,针对大机动目标提出了一种基于零化导弹与目标视线法向速度的三维变结构末制导律,并根据Lyapunov方法设计了参数自适应律。通过计算机数字仿真验证了导弹与目标的相对视线角速度最终趋向于零,验证了制导规律的正确性和有效性。最后,在三维球坐标系下建立了导弹与目标的相对运动模型,针对大机动目标提出了一种基于零化导弹与目标视线角速度的三维自适应模糊变结构末制导律。所设计的制导律在制导系统中不确定性函数为未知的情况下,通过模糊系统对非线性模型进行逼近,克服了模型不确定性和外界干扰对制导系统的影响,并把目标加速度视为一类有界干扰,在线对目标加速度的界进行估计。通过计算机数字仿真验证了导弹与目标的相对视线角速度最终趋向于零,验证了该制导律的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义
• 1.2 制导律国内外研究现状
• 1.3 课题的原理及关键技术
• 1.4 本文研究内容概要
• 1.5 本章小结
• 第2章 变结构控制的理论基础
• 2.1 变结构控制的基本概念
• 2.2 滑模变结构控制系统基本特性
• 2.2.1 滑动模态的存在条件
• 2.2.2 到达条件
• 2.2.3 滑动模态的稳定性
• 2.3 滑模变结构控制系统的设计
• 2.3.1 不确定多变量非线性系统的描述
• 2.3.2 滑模变结构控制系统的设计步骤
• 2.3.3 滑模变结构控制系统的设计方法
• 2.4 滑模变结构控制系统的抖振问题
• 2.4.1 抖振问题产生的原因
• 2.4.2 消除抖振问题的方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 二维非线性末制导规律的研究
• 3.1 导弹与目标相对运动模型的建立
• 3.2 变结构末制导规律的设计
• 3.2.1 滑动超平面的设计
• 3.2.2 制导规律的设计
• 3.3 非线性变结构自适应末制导规律的设计
• 3.4 制导规律的改进
• 3.5 制导规律数字仿真
• 3.6 本章小结
• 第4章 三维变结构自适应制导规律的研究
• 4.1 导弹与目标三维相对运动模型的建立
• 4.2 三维非线性变结构自适应末制导规律的设计
• 4.2.1 三维非线性运动方程
• 4.2.2 滑动超平面的设计
• 4.2.3 三维制导规律的设计
• 4.3 制导规律数字仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 三维自适应模糊变结构制导规律的研究
• 5.1 模糊系统的基本理论
• 5.2 自适应模糊变结构制导律的设计
• Mθ的设计'>5.2.1 俯仰通道控制律a_Mθ的设计
• Mφ 的设计'>5.2.2 偏航通道控制律a_Mφ的设计
• 5.3 自适应模糊变结构末制导律稳定性分析
• 5.4 自适应模糊变结构末制导律的简化分析
• 5.5 制导规律数字仿真
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢