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空空导弹的导引与控制技术研究

2020-12-07阅读(845)

空空导弹的导引与控制技术研究

论文摘要

本文围绕空空导弹三维中制导律、三维末制导律、中末制导交接班、指令跟随控制律及空对空攻击三维视景仿真这几个方面展开了一系列的研究工作。首先基于奇异摄动控制方法研究了空空导弹中制导的设计问题。在合理假设的基础上,推导了空空导弹模型、目标典型机动模型及弹目三维追逃模型。依据奇异摄动理论,将中制导控制系统分成快慢两个回路,并分别设计了慢回路最优控制器和快回路两边界控制器,进而得到奇异摄动中制导律。其次对空空导弹的三维末制导律进行了研究。针对空战中大多数目标都具备机动能力的战场实际,在平行接近法的基础上,结合滑模控制方法,提出了一种新型的三维末制导律;利用神经网络逼近原理设计了自适应神经网络控制器进行了误差补偿,仿真结果表明,所提出的三维基于终端滑模理论的神经网络自适应制导律是有效的,且在目标机动情况下比比例制导律有着更强的鲁棒性和适应性。接着设计了基于模糊干扰观测器的滑模制导律,并验证了它比基于神经网络的滑模制导律有更好的鲁棒性和适应性。接着研究了空空导弹中末制导的交接班问题。主要内容包括中末制导导引头交接班和弹道的平滑过渡两个方面。解决中末制导交接班的导引头交班航路规划问题,主要是根据中制导方法确定预测拦截点、交接班时刻、导引头初始预偏角和导弹最佳飞行航向等。为了使中末制导交接班弹道平滑过渡,设计了中末制导交接班过程的自适应弹道交接算法,并进行了全弹道仿真实现。随后研究了空空导弹的控制律。基于终端滑模控制方法和模糊干扰观测器,重点研究了空空导弹的角度指令跟随和系统稳定问题,分析了参数浮动和建模不确定对系统的影响,并给出了基于模糊干扰观测器的滑模控制律,仿真结果表明了它的有效性。最后在Windows平台上基于虚拟仿真软件MultiGen Creator、Vega和VC++研究了对地攻击三维视景仿真,生动演示了导弹攻击地面目标的全过程。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 课题研究背景、目的和意义
  • 1.3 课题的主要内容以及国内外研究现状
  • 1.3.1 空空导弹的国内外研究现状
  • 1.3.2 空空导弹的制导律、控制律研究现状
  • 1.3.3 导弹智能化控制的国内外研究现状
  • 1.4 流星导弹战术技术指标
  • 1.5 本文研究内容概要
  • 1.6 本章小结
  • 第二章 空空导弹中制导律研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 空空导弹模型
  • 2.3 目标模型
  • 2.4 弹目三维追逃模型
  • 2.5 空空导弹奇异摄动中制导律
  • 2.5.1 最小能量慢变控制器设计
  • 2.5.2 两边界层快变控制器设计
  • 2.5.3 奇异摄动最优中制导分析
  • 2.6 仿真结果及分析
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 基于自适应神经网络的空空导弹滑模末制导律研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 空空导弹末制导模型
  • 3.3 三维比例末制导律
  • 3.4 快速 Terminal 滑模末制导律
  • 3.4.1 基于最终吸引子的快速Terminal 滑模控制
  • 3.4.2 快速Terminal 滑模制导律
  • 3.5 神经网络自适应在线补偿器设计
  • 3.6 闭环稳定性证明
  • 3.7 仿真结果及分析
  • 3.8 本章小结
  • 第四章 基于模糊干扰观测器的空空导弹滑模末制导律研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 模糊系统概述
  • 4.3 基于快速模糊干扰观测器的 Terminal 滑模制导律设计
  • 4.3.1 问题的详述
  • 4.3.2 快速自适应模糊干扰观测器
  • 4.3.3 基于快速模糊干扰观测器的Terminal 滑模制导律设计
  • 4.4 闭环稳定性证明
  • 4.5 仿真结果及分析
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 空空导弹中末制导交接班研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 空空导弹中末制导导引头交接班策略
  • 5.2.1 理想交接模型和交接策略
  • 5.2.2 中制导到末制导的准许截获条件
  • 5.3 空空导弹中末制导弹道交接班策略
  • 5.4 全弹道仿真
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 基于终端滑模控制的空空导弹飞行控制系统设计
  • 6.1 引言
  • 6.2 空空导弹的非线性数学模型
  • 6.3 空空导弹的非线性控制模型
  • 6.3.1 非线性控制模型
  • 6.3.2 不确定型非线性模型
  • 6.4 基于 Terminal 滑模控制理论的控制律设计
  • 6.5 基于模糊干扰观测器的自适应 Terminal 滑模控制律设计
  • 6.6 误差有界性及闭环稳定性分析
  • 6.7 仿真结果及分析
  • 6.8 本章小结
  • 第七章 空空导弹可视化仿真研究
  • 7.1 引言
  • 7.2 基于API 函数的视景仿真系统设计
  • 7.2.1 实体模型及地形的建立
  • 7.2.2 视景的管理与驱动
  • 7.3 导弹攻击可视化仿真的实现
  • 7.3.1 情景描述
  • 7.3.2 利用Creator 建立导弹和目标的三维模型
  • 7.3.3 导弹攻击目标的三维视景效果
  • 7.4 本章小结
  • 第八章 总结与展望
  • 8.1 本文的主要工作及贡献
  • 8.2 不足之处与进一步研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间的研究成果及发表的学术论文

    • 相关论文文献

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