基于仿生视觉原理的巡航导弹制导与控制技术研究

论文摘要

我国的巡航导弹事业虽已有了较大的发展,但与国际先进水平相比差距仍较大,尤其在制导与控制精度方面仍处于较低的水平。为了提高我国巡航导弹的攻击精度,必须加大力度对巡航导弹制导与控制技术研究。本文基于仿生视觉原理对巡航导弹的制导与控制技术进行了研究。首先,对鹰眼的视觉系统、视觉原理和鹰视场等进行了研究,在此基础上研究了一种基于仿鹰眼视觉原理的巡航导弹成像制导的方法,该方法提高了制导过程的可视性。其次,研究了鹰眼的侧抑制原理,并将其用于巡航导弹成像制导的图像边缘提取和图像增强中,同时研究了基于侧抑制网络边缘提取的景象匹配制导,以提高巡航导弹的制导精度,该方法克服了图像灰度畸变或其它畸变对制导精度的影响。接着,研究了巡航导弹的末端制导律制导。利用RBF神经网络具有自学习的能力,并结合变结构控制方法的鲁棒性,提出了一种基于RBF神经网络的滑模变结构控制的巡航导弹制导律。该方法利用RBF神经网络对干扰进行在线估计,克服了未知干扰对制导精度的不利影响。最后,对巡航导弹的飞行控制系统进行了研究。考虑到巡航导弹姿态角层的干扰的存在,为巡航导弹设计了一种基于RBF神经网络干扰观测器的动态逆飞行控制器。当同时考虑巡航导弹姿态角层和角速度层的干扰时,为巡航导弹设计了一种基于RBF神经网络的回馈递推滑模飞行控制器。仿真结果表明,基于RBF神经网络的回馈递推滑模飞行控制器具有更强的抗干扰的能力,且具有更快的响应速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究目的及背景
• 1.1.1 发展巡航导弹的重要性
• 1.1.2 巡航导弹的特点
• 1.1.3 课题研究的目的
• 1.2 巡航导弹制导的国内外研究现状
• 1.3 巡航导弹控制的国内外研究现状
• 1.4 本文的主要内容与组织结构
• 第二章 鹰眼视觉原理及其在成像制导上的应用
• 2.1 引言
• 2.2 鹰眼的生理结构
• 2.3 鹰眼总视场的形成
• 2.4 鹰眼视觉灵敏度分析
• 2.5 鹰眼总视场范围
• 2.6 鹰眼视觉系统模型
• 2.7 仿鹰眼视觉原理的巡航导弹成像制导
• 2.8 本章小结
• 第三章 侧抑制原理及其在景象匹配中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 侧抑制原理基本原则及其在视觉成像系统中的作用
• 3.3 侧抑制网络的数学模型及其分类
• 3.4 侧抑制原理在图像预处理中的作用
• 3.4.1 侧抑制原理用于边缘提取
• 3.4.2 侧抑制原理用于图像增强
• 3.5 侧抑制网络在景象匹配技术中的应用
• 3.5.1 景象匹配技术的基本原理及其数学描述
• 3.5.2 景象匹配技术的关键要素
• 3.5.3 基于侧抑制网络提取边缘信息的景象匹配算法
• 3.5.4 仿真分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 巡航导弹末制导段制导律的研究
• 4.1 引言
• 4.2 巡航导弹制导问题的数学模型
• 4.3 等效滑模变结构制导律的设计
• 4.3.1 变结构控制系统的基本概念
• 4.3.2 等效滑模变结构制导律的设计
• 4.3.3 仿真分析
• 4.4 基于RBF 神经网络的变结构制导律的设计
• 4.4.1 RBF 神经网络的基本概念
• 4.4.2 基于RBF 神经网络的变结构制导律的设计
• 4.4.3 仿真分析
• 4.5 本章小节
• 第五章 巡航导弹飞行控制系统设计
• 5.1 引言
• 5.2 巡航导弹空中运动数学模型
• 5.3 基于干扰观测器的动态逆飞行控制系统的设计
• 5.3.1 动态逆控制系统的设计
• 5.3.2 基于干扰观测器的动态逆控制系统的设计
• 5.3.3 基于RBF 神经网络干扰观测器的动态逆控制系统的设计
• 5.3.4 仿真分析
• 5.4 基于RBF 神经网络的回馈递推滑模控制系统的设计
• 5.4.1 回馈递推设计的基本原理
• 5.4.2 基于RBF 神经网络的回馈递推滑模控制系统的设计
• 5.4.3 仿真分析
• 5.5 两种飞行控制器仿真比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 本文的不足与进一步展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间所发表的学术论文