再入弹头的移动质心控制方法研究

论文摘要

随着世界各国导弹突防与反突防技术的发展,具备末端机动飞行能力成为再入弹头今后发展的主要方向,它将大大提高再入弹头的突防能力及攻击精度。本文主要对采用移动质心控制方式的再入弹头的姿态控制方法进行研究。移动质心控制是一种新概念的飞行器机动控制方式,因此本文从移动质心控制再入弹头的数学模型出发,对系统的姿态控制方法进行深入研究。首先,根据采用移动质心控制方式再入弹头的运动特点,定义了相关的坐标系,根据动量及动量矩定理,建立了移动质心控制再入弹头的系统动力学和运动学模型。其次,通过对系统模型的简化得到移动质心控制再入弹头的姿态控制模型,在此基础上进行姿态控制规律的设计。由于移动质心再入弹头的各姿态控制通道存在着控制耦合影响,因此在采用变结构方法设计得到各姿态控制通道期望力矩的基础上,进一步采用二次型规划方法得到各滑块的指令位置,从而实现移动质心控制再入弹头的姿态控制规律设计。最后,对移动质心控制再入弹头的姿态控制过程进行数学仿真。仿真结果表明,采用变结构方法和二次型规划方法设计得到的姿态控制规律可以实现大气层内采用移动质心控制方式再入弹头的姿态控制,满足姿态控制精度要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 再入弹头机动控制研究现状
• 1.2.2 再入弹头移动质心控制研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 移动质心控制再入弹头数学模型
• 2.1 坐标系定义及转换矩阵
• 2.1.1 坐标系定义
• 2.1.2 坐标系转换矩阵
• 2.2 移动质心控制再入弹头质心动力学和运动学模型
• 2.3 移动质心控制再入弹头绕质心动力学及运动学模型
• 2.4 移动质心控制再入弹头其它数学模型
• 2.4.1 移动质心控制再入弹头质心位置及相对关系模型
• 2.4.2 移动质心控制再入弹头气动力及气动力矩模型
• 2.4.3 弹道倾角、弹道偏角及飞行高度计算模型
• 2.4.4 欧拉角几何关系模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 移动质心控制再入弹头姿态控制规律设计
• 3.1 预备知识
• 3.1.1 滑模变结构控制
• 3.1.2 二次型规划
• 3.2 移动质心控制再入弹头控制模型
• 3.3 姿态控制规律设计
• 3.3.1 利用滑模变结构方法求取需用控制力矩
• 3.3.2 利用二次规划求取滑块指令位置
• 3.4 本章小结
• 第4章 移动质心控制再入弹头姿态控制仿真
• 4.1 再入弹头姿态控制仿真程序设计
• 4.2 再入弹头姿态控制仿真及仿真结果分析
• 4.3 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