带落角约束的BTT飞行器制导控制一体化方法研究

论文摘要

BTT飞行器因其气动稳定性好,升阻比大等优点受到国内外广泛关注,很多学者都对BTT飞行器的相关技术进行研究,其中制导控制问题已经成为主要的研究问题之一。如何充分发挥飞行器机动性能,提高制导精度,越来越多的学者建议进行制导控制一体化设计。本文围绕BTT飞行器制导控制一体化设计完成落角与控制回路动态的制导律设计方法和带落角约束的制导控制一体化设计方法初步研究。主要包括以下内容:首先,建立平面地球假设下的飞行器运动模型、目标运动模型和弹目相对运动模型,考虑BTT飞行器高速飞行时地球扁率和自转的影响,在椭球旋转地球假设下建立飞行器数学模型,为以后的设计和仿真奠定模型基础。其次,针对BTT飞行器末制导段存在的主要制导控制问题,给出带落角约束并考虑控制回路动态的制导律设计方法。基于视线坐标系内弹目相对运动模型,推导出与BTT飞行器控制特性相适应的相对运动模型,结合控制回路动态特性,建立考虑控制回路动态的制导律设计模型,应用变结构控制理论设计带落角约束并考虑控制回路动态的制导律,通过3自由度仿真对该制导律进行分析验证。再次,针对BTT飞行器末制导过程中可能出现的频谱分离条件无法满足的问题,给出带终端角度约束的制导控制一体化设计方法。结合前面相对运动模型和简化的BTT飞行器运动模型,建立一种BTT飞行器制导控制一体化设计模型。应用多滑模面滑模控制理论设计带落角约束的制导控制一体化规律。通过标称情况下的6自由度仿真对制导控制一体化规律的有效性进行分析验证。最后,综合全文内容对带落角约束并考虑控制回路动态的制导律和制导控制一体化规律进行仿真验证和对比分析。仿真结果表明,标称和各种偏差情况下带落角约束并考虑控制回路动态的制导律与制导控制一体化规律均能满足位置偏差和落角约束指标要求,其中制导控制一体化规律有更好的制导控制性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 带落角约束的制导律设计方法研究现状
• 1.2.2 BTT飞行器制导控制方法研究现状
• 1.2.3 飞行器制导控制一体化设计方法研究现状
• 1.3 BTT飞行器制导与控制律设计问题分析
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 BTT飞行器制导控制数学模型
• 2.1 坐标系定义及坐标系转换
• 2.1.1 坐标系定义
• 2.1.2 坐标系转换关系
• 2.2 飞行器运动模型
• 2.2.1 作用在飞行器上的力和力矩
• 2.2.2 飞行器运动数学模型
• 2.3 目标运动模型
• 2.4 弹目相对运动模型
• 2.4.1 俯冲平面内相对运动模型
• 2.4.2 转弯平面内相对运动模型
• 2.4.3 相对运动解算模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 带落角约束并考虑控制回路动态的制导律设计
• 3.1 变结构控制理论简介
• 3.2 制导律设计模型研究
• 3.2.1 相对运动建模
• 3.2.2 制导律设计模型建立
• 3.3 带落角约束并考虑控制回路动态的制导律设计
• 3.3.1 终端约束条件分析
• 3.3.2 制导律设计
• 3.4 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 BTT飞行器制导控制一体化设计
• 4.1 多滑模面滑模控制理论简介
• 4.2 制导控制一体化设计模型研究
• 4.2.1 BTT飞行器运动模型简化
• 4.2.2 BTT飞行器制导控制一体化设计模型建立
• 4.3 制导控制一体化规律设计
• 4.3.1 俯仰通道制导控制一体化规律设计
• 4.3.2 滚转偏航通道制导控制一体化规律设计
• 4.4 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 BTT飞行器制导控制仿真及结果分析
• 5.1 BTT飞行器制导控制仿真软件设计与实现
• 5.2 BTT飞行器控制律设计
• 5.2.1 俯仰通道控制律设计
• 5.2.2. 滚转偏航通道控制律设计
• 5.3 BTT飞行器制导控制仿真及结果分析
• 5.3.1 初始条件
• 5.3.2 标称情况仿真及结果分析
• 5.3.3 气动参数偏差情况仿真及结果分析
• 5.3.4 初始条件偏差情况仿真及结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢