鱼雷武器复合自导技术研究

论文摘要

在现代海战中,传统的导引方法已不能满足鱼雷对制导精度的要求,新的制导理论的出现为鱼雷精确命中目标提供了解决方案。为了使鱼雷在现代作战环境中达到较高的导引精度和较强的抗干扰能力,必须利用新的理论对鱼雷武器的导引方法进行改进。本文采用传统导引和新的控制理论相结合的方法对鱼雷武器的复合自导技术进行了研究,主要进行了以下几个方面的工作:首先建立了鱼雷在地面坐标系中的运动学方程,分析了鱼雷线导导引的工作过程,对几种常用的线导导引方法的原理和使用条件进行了归纳总结;在详细推导了现在方位导引法和前置点导引法的算法的基础上,设计了一种随航程变化切换导引方法的线导复合导引方法。其次建立了鱼雷目标相对运动方程,对传统的声自导导引方法的原理和特点进行了归纳总结;针对一种改进的比例导引法对目标机动适应能力不强的特点,采用模糊控制的经验知识和较强的抗干扰能力对其进行改善;对模糊控制器的组成和设计方法进行了深入研究,采用模糊T-S模型设计了一种模糊中制导律。然后详细研究了变结构控制的到达性条件及扰动不变性,分析了抖振产生的原因及削弱抖振的方法;针对导引末期目标作大幅机动的情况,采用趋近律的方法设计了两种变结构制导律:基于零化视线角变化率的变结构制导律和终端带落角约束的变结构制导律,利用Lyapunov稳定性原理对设计的制导律的到达性条件进行了证明。最后分析了影响选择鱼雷制导方式的因素和三段导引方式的特点,研究了不同弹道交接的实现算法;对鱼雷的三段制导过程和全航程复合自导分别进行仿真验证,通过仿真曲线、相遇时间和脱靶量对比分析了选用制导方法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外鱼雷自导技术研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外鱼雷自导技术发展现状
• 1.2.2 国内鱼雷自导技术发展现状
• 1.2.3 鱼雷自导技术发展趋势
• 1.3 本文的主要工作及章节安排
• 第2章 初制导导引方法研究
• 2.1 运动学模型的建立
• 2.1.1 常用的坐标系及之间的关系
• 2.1.2 鱼雷运动学方程的建立
• 2.2 线导导引方法研究
• 2.2.1 线导导引法的工作原理
• 2.2.2 线导导引常用的方法
• 2.3 线导初制导导引方法设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 中制导导引方法研究
• 3.1 声自导导引方法研究
• 3.1.1 声自导相对运动方程
• 3.1.2 几种常用的声自导导引方法
• 3.1.3 一种改进的比例导引法
• 3.2 模糊控制理论研究
• 3.2.1 模糊控制的特性
• 3.2.2 模糊控制器的组成和设计步骤
• 3.3 模糊中制导导引方法设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 末制导导引方法研究
• 4.1 变结构控制理论研究
• 4.1.1 变结构控制的概念
• 4.1.2 变结构控制的性质
• 4.1.3 变结构控制的设计方法
• 4.1.4 变结构控制的抖振及削弱方法
• 4.2 变结构末制导导引方法设计
• 4.2.1 基于零化视线角变化率的变结构制导律设计
• 4.2.2 带末端角度约束的变结构制导律设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 复合自导技术仿真实现
• 5.1 制导律的选择和交接班策略
• 5.1.1 制导律的选择
• 5.1.2 交接班策略
• 5.1.3 脱靶量计算
• 5.2 复合自导技术仿真
• 5.2.1 初制导仿真
• 5.2.2 中制导仿真
• 5.2.3 末制导仿真
• 5.2.4 全程复合自导仿真
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢