最優(yōu)末段導(dǎo)引律與導(dǎo)引頭跟蹤控制研究.pdf

1、近幾年來(lái),我國(guó)在周邊權(quán)益不斷地受到挑戰(zhàn),如何保衛(wèi)國(guó)家安全和利益是非常緊要的課題。作為國(guó)家安全的重要防御力量之一,導(dǎo)彈攔截技術(shù)必須不斷地適應(yīng)當(dāng)前遠(yuǎn)程攻擊武器的發(fā)展。其中導(dǎo)引律毫無(wú)疑問(wèn)是影響導(dǎo)彈攔截性能的決定性因素。在當(dāng)前飛行器高速甚至是高超音速的現(xiàn)狀下,現(xiàn)有的傳統(tǒng)導(dǎo)引律面臨攔截窗口極大減小、攔截彈速度不足等問(wèn)題,已經(jīng)無(wú)法有效地導(dǎo)引導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。同時(shí),導(dǎo)引頭也是影響攔截性能的重要因素之一。當(dāng)前正在大力發(fā)展的滾仰式捷聯(lián)導(dǎo)引頭具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、離軸

2、角大等優(yōu)點(diǎn),但是對(duì)于其控制問(wèn)題少有研究。因?yàn)槟Σ亮ν蛔?、響?yīng)時(shí)間短、輸入信號(hào)大幅變化等難點(diǎn),導(dǎo)引頭跟蹤是個(gè)比較難以處理的問(wèn)題;但其關(guān)系到視線角速率測(cè)量精度和跟蹤目標(biāo)響應(yīng)速度等重要的參數(shù),是一個(gè)非常值得關(guān)注的領(lǐng)域。
　　本文在研究控制理論和導(dǎo)彈末段制導(dǎo)規(guī)律的基礎(chǔ)上,對(duì)于新型導(dǎo)彈末端導(dǎo)引律和滾仰式捷聯(lián)導(dǎo)引頭跟蹤控制問(wèn)題進(jìn)行了一些有益的嘗試,并獲得如下研究成果:
　　(1)提出了一種能夠獲得最小能量消耗的最優(yōu)自適應(yīng)滑模前向?qū)б伞?/p>

3、前向?qū)б墒且环N新型的攔截策略,在現(xiàn)有條件下攔截高速目標(biāo)時(shí)具有傳統(tǒng)制導(dǎo)律不能比擬的優(yōu)勢(shì),但是并沒(méi)有獲得最優(yōu)的能量消耗,而能量的消耗是當(dāng)前導(dǎo)彈小型化、作戰(zhàn)范圍擴(kuò)大化的一個(gè)重要研究方向。本文對(duì)于在保證制導(dǎo)精度下最優(yōu)的能量消耗進(jìn)行了研究,并對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)加速度影響的抑制進(jìn)行了探討。在對(duì)前向?qū)б聰r截彈和目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模、線性化后,對(duì)于目標(biāo)無(wú)機(jī)動(dòng)的理想情況下,選取合適的目標(biāo)函數(shù)以使得攔截彈在保持?jǐn)r截精度的情況下獲得最優(yōu)的能量消耗,并使用最優(yōu)控

4、制方法—線性二次調(diào)節(jié)器(Linear Quadratic Regulation, LQR)結(jié)構(gòu)對(duì)于制導(dǎo)律進(jìn)行推導(dǎo);然后采用變結(jié)構(gòu)控制理論來(lái)對(duì)于目標(biāo)機(jī)動(dòng)加速度引起的系統(tǒng)狀態(tài)變化進(jìn)行抑制,增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。在處理變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)容易抖振的問(wèn)題上,采用了飽和函數(shù)。仿真表明,與其他基于前向?qū)б姆椒ㄏ啾?該導(dǎo)引律能夠獲得滿意的制導(dǎo)精度和最優(yōu)的能量消耗,并對(duì)于目標(biāo)機(jī)動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　(2)本文提出了一種有角度攻擊的自適應(yīng)前向?qū)б伞Ｇ跋驅(qū)?/p>

5、引要求在末段時(shí)攔截彈與目標(biāo)飛行在一個(gè)軌跡上。為使得攔截彈能夠?qū)崿F(xiàn)有角度攻擊以增加攔截殺傷力,對(duì)于前向?qū)б傻臄r截幾何條件進(jìn)行了修正。在考慮了攔截彈自動(dòng)駕駛儀特性的基礎(chǔ)上,建立了前向?qū)б臄r截彈-目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型,并通過(guò)變結(jié)構(gòu)控制推導(dǎo)了自適應(yīng)前向?qū)б?。通過(guò)李亞普洛夫穩(wěn)定性原理證明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真證明,該導(dǎo)引律具有攔截彈速度相對(duì)較小、攔截精度高等優(yōu)勢(shì)。
　　(3)本文給出了滾仰式捷聯(lián)導(dǎo)引頭的最優(yōu)控制律。在對(duì)該導(dǎo)引頭模型進(jìn)行分析的基