基于有限时间范数的末制导系统性能分析

论文摘要

近年来,为了进一步提高末制导精度,寻的末制导系统的性能综合分析及指标分配工作越来越受到广泛的重视。传统的性能分析主要依靠飞行试验数据或者数字仿真技术,存在着分析与设计脱节、性能指标单一以及分析周期较长等缺点,已无法满足现代精确末制导武器系统的需求。因此,亟待根据末制导系统的特点,从系统与控制的角度建立科学的定量指标体系及相应的分析方法。为此,本文针对末制导系统的性能综合分析问题,进行了以下几个方面的研究:首先,分析末制导系统的有限时间、非零初始条件和强时变等特点,在此基础上,建立末制导系统的线性时变模型,并在延拓的Lp空间内对末制导系统的输入和输出信号进行度量,从系统与控制的角度对末制导系统的性能进行描述,为后续的研究工作奠定基础。其次,针对末制导过程中的随机误差和目标机动,提出一种基于有限时间广义H2范数的性能分析框架。提出线性时变系统的有限时间广义H2范数,以Hermitian Riccati矩阵微分方程（HRMDE）的形式给出有限时间广义H2性能准则,并对HRMDE的数值解法进行比较研究。利用成形滤波器对导引头量测噪声及目标机动进行数学建模,进而基于有限时间广义H2范数对末制导系统的均方根脱靶量进行分析。然后,对末制导系统的能量需求问题进行深入的研究,提出参数不确定系统的有限时间H∞鲁棒性能分析准则,并基于线性时变系统的有限时间H∞范数揭示中末交班误差以及目标机动对末制导能量需求的影响,给出目标最劣的机动形式以及最大的弹目能量消耗之比。仿真分析能量需求与末制导回路动态品质的关系,并对制导设计问题进行相关的讨论。再次,针对末制导过程中的需用过载问题,提出基于有限时间L,范数的性能分析方法。对线性时变系统的有限时间L1范数进行相关的研究,提出有限时间L1性能准则。基于伴随理论,提出线性连续系统诱导L∞范数求解的一般性方法,并讨论系统BIBO稳定性与有限时间L1性能的区别和联系。基于有限时间L1范数对末制导的最大需用过载进行分析,揭示末制导各个子系统的性能与末制导需用过载的关系。最后,针对复杂末制导系统的指标分配问题,在对末制导系统性能综合分析的基础上,提出具体的指标分配思路和方法。在总结前面研究成果的基础上,将控制系统的参数化思想与有限时间范数结合起来,从而解决末制导系统的指标分配问题。在指标分配过程中,根据制导精度要求,基于系统的有限时间范数,确定可行指标分配方案的集合。在此基础上,考虑研制成本、难度、周期等因素,给出某型末制导系统的最佳指标分配方案。综上所述,全文紧密围绕末制导系统的性能综合分析问题,提出基于有限时间广义H2、H∞和L1范数的线性时变系统性能分析方法,从而建立比较完善的末制导系统性能的定量指标体系,并对末制导的均方根脱靶量、能量需求、需用过载以及指标分配等关键问题进行较为深入的研究,仿真验证定量指标体系的科学性和分析方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外的研究现状及分析
• 1.2.1 末制导系统的脱靶量分析
• 1.2.2 末制导系统的能量需求分析
• 1.2.3 末制导系统的需用过载分析
• 1.2.4 有限时间及系统范数的研究
• 1.3 论文的研究内容及章节安排
• 第2章 末制导系统及性能的数学描述
• 2.1 引言
• 2.2 坐标系
• 2.3 末制导系统的组成
• 2.3.1 探测系统
• 2.3.2 目标导弹相对运动学
• 2.3.3 指令生成系统
• 2.3.4 飞行控制系统
• 2.4 末制导系统线性时变模型及分析
• 2.5 末制导系统的有限时间范数
• p空间'>2.5.1 L_p空间
• 2.5.2 有限时间内信号的范数
• 2.5.3 系统性能的有限时间范数描述
• 2.6 本章小结
• 2范数的脱靶量分析'>第3章 基于有限时间广义H₂范数的脱靶量分析
• 3.1 引言
• 2范数'>3.2 线性时变系统的有限时间广义H₂范数
• 2范数'>3.2.1 线性时不变系统的广义H₂范数
• 2范数'>3.2.2 有限时间广义H₂范数
• 2性能准则'>3.3 线性时变系统的有限时间广义H₂性能准则
• 3.3.1 HRMDE的重要性质
• 2性能准则'>3.3.2 有限时间广义H₂性能准则
• 2范数的物理意义'>3.3.3 有限时间广义H₂范数的物理意义
• 3.3.4 变系数HRMDE的数值解法
• 3.4 末制导系统的脱靶量分析
• 3.4.1 导引头量测噪声作用下的脱靶量分析
• 3.4.2 目标机动下的脱靶量分析
• 3.5 本章小结
• ∞范数的能量需求分析'>第4章 基于有限时间H_∞范数的能量需求分析
• 4.1 引言
• ∞范数'>4.2 线性时变系统的有限时间H_∞范数
• ∞范数'>4.2.1 线性时不变系统的H_∞范数
• ∞范数'>4.2.2 有限时间H_∞范数
• ∞性能准则'>4.3 线性时变系统的有限时间H_∞性能准则
• ∞性能准则'>4.3.1 标称系统的有限时间H_∞性能准则
• ∞范数的求解算法'>4.3.2 有限时间H_∞范数的求解算法
• ∞鲁棒性能准则'>4.3.3 参数不确定系统的有限时间H_∞鲁棒性能准则
• 4.4 末制导系统的能量需求分析
• 4.4.1 末制导能量需求描述
• 4.4.2 中末交班误差对末制导能量需求影响的分析
• 4.4.3 目标机动对末制导能量需求影响的分析
• 4.5 本章小结
• 1范数的需用过载分析'>第5章 基于有限时间L₁范数的需用过载分析
• 5.1 引言
• 1范数'>5.2 线性时变系统的有限时间L₁范数
• 1范数'>5.2.1 线性时不变系统的L₁范数
• 1范数的物理意义'>5.2.2 系统L₁范数的物理意义
• 1范数'>5.2.3 有限时间L₁范数
• 1范数的系统性能分析方法'>5.3 基于有限时间L₁范数的系统性能分析方法
• 1性能准则'>5.3.1 线性时变系统的有限时间L₁性能准则
• ∞范数的求解方法'>5.3.2 线性连续系统诱导L_∞范数的求解方法
• 5.4 末制导系统的需用过载分析
• 5.4.1 BIBO稳定性及末制导需用过载的上界
• 1范数的最大需用过载数值解'>5.4.2 基于有限时间L₁范数的最大需用过载数值解
• 5.4.3 末制导子系统性能与需用过载的关系
• 5.5 本章小结
• 第6章 末制导系统性能综合分析及指标分配
• 6.1 引言
• 6.2 基于有限时间范数的末制导系统性能综合分析
• 6.2.1 末制导系统能量需求与脱靶量的综合分析
• 6.2.2 末制导系统性能综合分析
• 6.3 末制导系统的指标分配研究
• 6.3.1 基于有限时间范数的指标分配
• 6.3.2 指标分配的软件实现
• 6.4 某型导弹末制导系统的指标分配
• 6.4.1 某型导弹末制导的技术要求
• 6.4.2 可行指标分配方案的集合
• 6.4.3 最佳指标分配的确定及检验
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 个人简历