巡航导弹变结构姿态控制方法

论文摘要

姿态控制系统是导弹飞行控制系统的基本组成部分,其任务是稳定和控制导弹绕质心的运动。其两个基本作用是:稳定作用,即克服各种干扰,使导弹姿态对于预定姿态角的偏差在容许范围内;控制作用,即按制导系统发出的指令准确的改变姿态。导弹姿态控制的一般特征是:运动参数时变性、控制对象的严重非线性、参数及扰动的随机变化性。本文针对导弹姿态控制的特征,以某型巡航导弹的控制系统作为研究对象,应用变结构控制理论、模糊理论和自适应控制理论,设计了两种基于变结构控制的巡航导弹纵向通道控制器,并进行了仿真研究。首先简单介绍了关于导弹姿态控制国内外相关情况,通过对飞行导弹进行受力分析,通过牛顿定律和用动量矩定理推导建立导弹纵向通道控制系统的数学模型。根据所建立的导弹模型,选择适当的切换函数和到达律,设计变结构控制律,利用模糊逻辑对不确定性进行估计,从而设计导弹纵向通道模糊变结构控制器。又针对导弹控制系统参数不确定性和随机干扰等不能准确的确定其上界这一特点,设计一个自适应调节器,来在线调节滑模增益,从而形成自适应变结构控制器。最后通过数字仿真对控制器的性能进行分析。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 导弹姿态控制系统的结构和特征
• 1.2.1 姿态控制系统的结构
• 1.2.2 姿态控制的一般特征
• 1.3 先进控制理论在导弹控制中的应用
• 1.3.1 变结构控制理论在导弹控制中的应用
• 1.3.2 模糊理论在控制中的应用
• 1.3.3 自适应控制在导弹控制中的应用
• 1.4 论文主要内容
• 第2章 巡航导弹动力学模型
• 2.1 引言
• 2.2 常用坐标系
• 2.3 导弹运动受力分析和基本定理
• 2.3.1 受力分析
• 2.3.2 动力学定理
• 2.4 导弹动力学和运动学方程
• 2.4.1 导弹质心运动的动力学方程组
• 2.4.2 导弹空间方程线性化
• 2.4.3 小扰动运动方程组的矩阵表达
• 2.5 本章小结
• 第3章 变结构控制理论的基本原理
• 3.1 变结构控制理论的基本原理
• 3.2 变构控制系统的性质
• 3.3 变结构控制系统的设计
• 3.4 变结构控制系统的稳定性分析
• 3.5 信号抖振的消除
• 3.6 小结
• 第4章 纵向通道变结构控制器设计
• 4.1 引言
• 4.2 模型调整
• 4.3 积分变结构控制器设计
• 4.4 模糊积分变结构控制器设计
• 4.5 自适应变结构控制器设计
• 4.6 仿真分析
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT