基于总能量控制理论的导弹四维制导方法研究

论文摘要

由近些年的一些局部战争可以看出,未来的战争将不再是单纯的武力对抗,而是系统与系统、体系与体系之间的对抗,信息战和电子战将贯穿战争的始终。在这种情况下,单个武器已经不能充分发挥其应有的作用,多武器协同作战将变得越来越重要。本文以多弹协同作战研究为背景,针对四维制导控制中的时间协同和空间协同问题进行了系统的研究。在原有的三维空间的基础上增加时间维,使导弹满足协同作战的四维制导要求。主要研究内容可概括如下:首先分析了四维控制系统的整体结构,将其分为二维水平航迹控制、高度剖面及速度剖面控制。通过研究发现速度通道与高度通道存在严重的耦合作用,而单纯采用发动机推力或俯仰舵控制速度的方法不能达到解耦控制的目的,因此提出了采用基于总能量控制理论的高度、速度解耦控制方法,并对在速度控制已不能满足时间控制的情况下,对弹上自主航迹规划方法进行了研究。然后从质点能量运动的角度对总能量控制系统核心算法进行了研究。在此基础上得出纵向通道是一个双输入-双输出的P规范型耦合系统,对其引入单位输出反馈,采用前馈解耦策略和对角线解耦方法,并根据Mesarovic原则,具体采用V规范的解耦结构设计高度、速度解耦控制器并进行了仿真验证。最后综合考虑导弹对纵向和侧向的控制要求,给出导弹四维制导控制系统设计的整体结构和设计的一般步骤以及导弹转弯过程中可能掉高的补偿方法和速度回路的修正方法。之后对整个系统进行了全面系统的仿真分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 TECS技术发展概况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 导弹运动模型建立
• 2.1 引言
• 2.2 坐标系定义及其转换
• 2.3 导弹运动模型的建立
• 2.3.1 建立导弹运动模型的常用假设
• 2.3.2 导弹运动模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 四维制导与控制技术
• 3.1 引言
• 3.2 四维控制技术
• 3.2.1 速度控制方法
• 3.2.2 轨迹控制方法
• 3.3 四维航迹生成
• 3.4 四维制导与编队飞行
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于总能量控制系统（TECS）的飞行速度/航迹解耦控制方法
• 4.1 引言
• 4.2 总能量控制的核心算法
• 4.3 总能量控制系统结构分析
• 4.4 TECS解耦控制律分析
• 4.5 基于TECS的纵向控制系统设计
• 4.6 仿真结果及分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 四维制导控制系统整体设计与仿真
• 5.1 引言
• 5.2 导弹侧向控制律设计
• 5.2.1 协调转弯的条件
• 5.2.2 侧向控制律设计
• 5.2.3 轨迹控制的控制律
• 5.2.4 制导偏差计算
• 5.3 导弹纵向、侧向控制系统整体结构设计
• 5.3.1 纵向补偿回路
• 5.3.2 速度修正回路
• 5.3.3 控制系统整体设计
• 5.4 仿真结果及分析
• 5.5 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
• 作者简介