基于滑模变结构的防空导弹制导律研究

论文摘要

随着防空导弹技术的不断发展,防空导弹的制导控制问题也尤显重要,人们对防空导弹的稳定性和制导精度也提出了更高的要求。导弹制导系统是导弹的核心组成部分,而古典制导律在日益复杂的拦截环境中表现出较差的适应性,因此对于精确末端制导律的设计具有重要意义。本文应用了对外部干扰和参数摄动具有较强鲁棒性的滑模变结构控制,设计了滑模变结构制导律；应用自适应模糊逼近系统对工程中不容易得到的制导律进行万能逼近；在末制导过程中加入了约束角限制,理论上实现对目标的精确拦截。全文的主要工作如下：给出了本文进行设计工作所需的坐标系和坐标系之间的转换关系。阐述控制方法的特点,分析了传统导弹制导律的几何关系,推导出用于滑模变结构制导律设计的运动学模型。在上述知识的前提下,首先,针对防空导弹攻击机动目标,以精确性为目的,设计了滑模变结构制导律。该制导律把目标的机动性当作外部扰动,不需要精确知道目标的运动轨迹,只需根据目标与导弹之间的视线角的变化进行制导,解决了导引头测量信息繁琐这一问题。其次,考虑到控制器的复杂性,在通常情况下不容易得到,利用模糊自适应系统万能逼近原理,结合滑模变结构系统鲁棒性的优点设计出一种复合控制器,仿真结果表明,该控制器逼近效果良好,控制输出动态性能良好,满足防空导弹设计的要求。之后,考虑到导弹击中目标时,入射角度对杀伤力的影响,本文利用滑模变结构控制的理论设计出一种具有带有终端约束角限制的制导律；在此基础上,根据全程滑模变结构控制具有鲁棒性的优点,设计出一种全程滑模变结构制导律,仿真结果表明设计达到了预期效果。最后,对本文所做的工作进行了总结,并指出有待进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 防空导弹与制导律发展简述
• 1.3 控制理论简述
• 1.4 本文主要工作及结构安排
• 第2章 预备知识与模型描述
• 2.1 预备知识
• 2.1.1 制导系统的基本概念
• 2.1.2 常用坐标系及其转换关系
• 2.1.3 防空导弹控制方式的分类
• 2.1.4 防空导弹控制系统的误差
• 2.2 模型的描述
• 2.2.1 传统制导律的几何描述
• 2.2.2 数学模型的建立
• 2.3 本章小结
• 第3章 滑模变结构制导律的研究
• 3.1 滑模变结构控制的基本原理
• 3.2 滑模变结构制导律的设计
• 3.2.1 制导律的设计
• 3.2.2 抖振的抑制
• 3.3 滑模变结构制导律的鲁棒性
• 3.3.1 系统受干扰情况下制导律的鲁棒性
• 3.3.2 系统参数摄动情况制导律的鲁棒性
• 3.4 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 自适应模糊滑模变结构制导律的设计
• 4.1 模糊控制与模糊逼近的原理
• 4.1.1 模糊控制的基本原理
• 4.1.2 模糊逼近原理
• 4.2 模糊制导律的设计与改进
• 4.2.1 模糊制导律的设计
• 4.2.2 自适应律的一种改进方法
• 4.3 仿真与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 带有约束角限制的制导律的研究
• 5.1 一种带末端约束角的制导律的设计
• 5.1.1 制导律的设计
• 5.1.2 稳定性的分析
• 5.2 带有末端约束角的制导律的一种改进方法
• 5.2.1 全程滑模切换面的设计
• 5.2.2 全程滑模变结构控制器的设计
• 5.2.3 控制器参数选取的原则
• 5.2.4 有限时到达平衡状态的分析
• 5.3 仿真与分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢