论文摘要
本文的研究主要是围绕着直接力/气动力复合控制拦截导弹的建模、控制和制导所展开的。第一部分研究了具有侧向直接力的拦截导弹的6自由度模型。在参考国内外部分导弹数据的基础上,建立了导弹空气动力和力矩模型、发动机模型以及作动器模型;研究了在侧喷直接力控制时,侧喷流体与外流场的干扰效应,建立了较为符合实际的具有附加增益的拦截导弹的非线性数学模型,并确立了姿控发动机的点火逻辑。第二部分研究了基于分层结构的控制问题。基于时标分离方法,把导弹的控制系统分成快慢回路,然后分别对快慢回路进行控制。由于动态逆控制需要精确的数学模型,因此通过引入非线性干扰观测器来减弱系统内部建模误差和外界干扰对系统产生的影响。比较了直接力/气动力复合控制与纯气动力控制的效果,验证了复合控制的有效性。此外,为了加强系统的快速性和鲁棒性,结合快速Terminal滑模和自适应模糊控制为系统设计了自适应模糊快速滑模控制器。第三部分研究了拦截导弹末制导段的制导律。建立了三维空间追逃问题的数学模型;把目标的机动视为干扰,提出了基于自适应模糊快速Terminal滑模的制导律。由于实际系统中目标的机动总是有限的,因此在目标机动估计有界的条件下,提出了快速自适应Terminal滑模制导律。仿真结果表明了制导律的有效性与鲁棒性。第四部分基于Creator/Vega和VC开发了导弹拦截三维视景仿真平台,通过视景仿真生动地演示了导弹攻击目标的全过程。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 引言1.2 选题研究的意义1.3 国内外研究现状1.3.1 导弹直接力控制研究现状1.3.2 导弹制导研究现状1.3.3 视景仿真研究现状1.4 本文的研究内容概要1.5 本章小结第二章 直接力控制的拦截导弹的基本模型2.1 引言2.2 拦截导弹的外形特征2.3 常用坐标系定义及其相互转换2.3.1 常用坐标系2.3.2 导弹的运动参数2.3.3 坐标系的相互转换2.4 空气动力参数模型、发动机模型及作动器模型2.4.1 空气动力模型2.4.2 发动机模型2.5 直接侧向喷流模型2.5.1 侧向喷流概述2.5.2 侧向喷流建模与分析2.6 导弹的非线性数学模型2.6.1 基本假设2.6.2 导弹的非线性数学模型2.7 复合控制的基本策略与点火逻辑2.7.1 姿控发动机工作的条件2.7.2 姿控发动机推力方向的确定2.8 本章小节第三章 基于动态逆的拦截导弹飞行控制系统设计3.1 引言3.2 导弹分层控制模型3.3 基于动态逆的角速度层与姿态层控制律的构造3.3.1 角速度层控制律的构造（内回路）3.3.2 姿态层控制律的构造（外回路）3.3.3 仿真验证3.4 基于非线性干扰观测器的导弹自动驾驶仪的动态逆设计3.4.1 非线性干扰观测器的原理3.4.2 控制器设计3.4.3 仿真验证3.5 复合控制系统的性能分析3.5.1 复合控制的性能提升3.5.2 直接力启动条件对系统性能的影响3.6 本章小节第四章 基于快速Terminal 滑模控制的导弹飞行控制系统设计4.1 引言4.2 全局快速Terminal 滑动模态的分析4.3 问题陈述4.3.1 导弹自动驾驶仪数学描述4.3.2 问题抽象4.4 标称系统控制器设计4.5 一类基于快速Terminal 滑模鲁棒控制器的设计4.5.1 基于快速Terminal 滑模的鲁棒控制器的设计4.5.2 仿真验证4.6 基于自适应模糊快速滑模的控制器的设计4.6.1 自适应模糊控制器设计4.6.2 稳定性分析4.6.3 仿真验证4.7 本章小节第五章 基于直接力的拦截导弹末制导系统的设计5.1 引言5.2 导弹动力学5.3 导弹三维制导模型5.4 基于自适应模糊快速终端滑模的三维制导律5.4.1 概述5.4.2 制导律的设计5.4.3 自适应模糊控制器设计5.4.4 稳定性分析5.4.5 仿真验证5.5 三维非线性自适应滑模寻的制导规律5.5.1 自适应滑模寻的制导律的设计5.5.2 稳定性分析5.5.3 仿真验证5.6 几种制导律的性能比较5.7 本章小节第六章 导弹拦截的三维视景技术研究6.1 引言6.2 软件系统6.2.1 Creator 简介6.2.2 Vega 简介6.2.3 Vega 应用程序框架6.3 基于API 函数的视景仿真系统设计6.3.1 设计思想6.3.2 实体建模6.3.3 LynX 参数配置6.3.4 特殊效果技术6.4 导弹拦截效果6.5 本章小结第七章 总结与展望7.1 本文的主要创新点及贡献7.2 未来工作的展望7.3 本章小结参考文献致谢在学期间的研究成果及发表论文
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