移动质心与直接力复合控制动能弹控制方法研究

论文摘要

为了有效拦截突防能力日益增强的目标,进一步提高大气层内动能弹的机动性已经成为目前动能弹研究的热点问题。本文在此背景下,重点对大气层内移动质心与直接力复合控制动能弹的姿态控制问题和制导控制问题进行研究。首先,基于多刚体动力学理论,建立了移动质心与直接力复合控制动能弹的数学模型,该模型描述了弹体内滑块的相对运动对弹体姿态及质心运动的影响。然后,设计了移动质心与直接力复合控制动能弹的姿态控制规律。由移动质心与直接力复合控制动能弹的系统数学模型推导出系统控制模型,针对系统控制模型设计了动态逆姿态控制律,并根据两套执行机构的复合控制方式,得出发动机和滑块的工作指令,实现了动能弹的姿态控制。仿真结果表明,动能弹姿态控制规律能有效实现动能弹姿态控制,在姿态角期望值变化范围较大时仍然适用。最后,设计了移动质心与直接力复合控制动能弹的制导控制规律。采用比例导引法设计了动能弹导引律,由导引律得到控制需用过载,并将其转化为期望姿态指令传给动能弹姿态控制系统,从而实现了动能弹的制导控制。仿真结果表明,设计的制导控制规律能够满足该动能弹的制导精度要求。通过本文对移动质心与直接力复合控制动能弹控制方法的深入研究,提出了相关的研究方法,得出了系列结论,为移动质心与直接力复合控制方式的进一步研究做了准备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 直接力控制的研究现状
• 1.2.2 移动质心控制的研究现状
• 1.2.3 移动质心与直接力复合控制存在的主要研究问题
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 移动质心与直接力复合控制动能弹系统数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 坐标系定义及坐标系间转换关系
• 2.2.1 坐标系定义
• 2.2.2 坐标系间转换关系
• 2.3 移动质心与直接力复合控制动能弹系统数学模型的建立
• 2.3.1 移动质心与直接力复合控制动能弹质心运动学方程
• 2.3.2 移动质心与直接力复合控制动能弹质心动力学方程
• 2.3.3 移动质心与直接力复合控制动能弹绕质心运动学方程
• 2.3.4 移动质心与直接力复合控制动能弹绕质心动力学方程
• 2.3.5 移动质心与直接力复合控制动能弹受力分析
• 2.3.6 移动质心与直接力复合控制动能弹转动惯量及其变化率方程
• 2.3.7 角度几何关系
• 2.4 目标数学模型及弹目相对运动模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 移动质心与直接力复合控制动能弹姿态控制规律设计
• 3.1 动态逆控制方法
• 3.2 移动质心与直接力复合控制动能弹姿态控制模型
• 3.3 移动质心与直接力复合控制动能弹姿态控制规律设计
• 3.3.1 移动质心与直接力复合控制动能弹执行机构复合工作方式
• 3.3.2 复合控制动能弹动态逆姿态控制规律设计
• 3.4 移动质心与直接力复合控制动能弹姿态控制仿真验证
• 3.4.1 姿态控制初始条件
• 3.4.2 姿态控制仿真
• 3.4.3 姿态控制仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 移动质心与直接力复合控制动能弹制导控制规律设计
• 4.1 视线转率的求取
• 4.2 制导控制规律设计
• 4.3 移动质心与直接力复合控制动能弹制导控制仿真验证
• 4.3.1 制导控制初始条件
• 4.3.2 制导控制仿真
• 4.3.3 制导控制仿真分析
• 4.4 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