基于轨迹线性化方法的导弹姿态控制系统研究

发布时间：2025-05-12 21:44

　　本文研究的机动弹头为空气舵控制而非推力矢量控制的一型有着很高战略意义的攻击型武器。特别是在对航母战斗群这种有着完善防御体系的对手进行作战时，再入机动弹头将从航母战斗群上方进行攻击。它凭借极高的飞行速度特别是先进的姿态控制方法可以很好的对敌方的防御体系进行有效规避、直击目标。目前，只有美国等少数国家拥有此项技术，我国只处在初级的理论研究阶段。为了使我国的海洋权益得到巩固，必须对敌方航母起到威慑作用。因此，需要发展再入机动弹头的一系列相关技术。本文主要针对弹头在再入大气层时难于控制这一问题，设计了俯仰通道控制器，希望能为我国在此种弹头的理论研究方面贡献一份力量。 由于这种弹头需要先后两次穿越地球大气层且飞行速度超过音速近十倍，各参数之间的相互耦合很强烈且引起很强的非线性变化，因此选择合适的非线性控制方法是当务之急。目前，非线性控制方法多种多样，但是控制这种带有强烈非线性变化的飞行器都很难胜任。本文中利用动态逆方法设计了相应的控制器，并在动态逆控制器的基础上设计了轨迹线性化控制器对再入弹头进行控制。具体工作内容如下： 首先，确定再入机动弹头俯仰通道数学模型。由于国外对这种弹头的模型没有...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的和意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的目的和意义
    1.2 控制系统非线性设计方法介绍
        1.2.1 滑模变结构控制介绍
        1.2.2 反馈线性化控制方法
        1.2.3 动态逆控制方法
        1.2.4 轨迹线性化控制方法
    1.3 论文的主要工作及章节安排
        1.3.1 论文的主要工作
        1.3.2 论文的章节安排
第2章 再入机动弹头的数学模型
    2.1 引言
    2.2 本文用到的几种常用坐标系介绍
    2.3 机动弹头动力学方程
        2.3.1 空天飞行器六自由度非线性方程
        2.3.2 再入机动弹头动力学模型
        2.3.3 再入机动弹头俯仰通道动力学模型
    2.4 空气动力系数模型和动力矩系数模型
        2.4.1 空气动力系数模型
        2.4.2 空气动力矩系数模型
    2.5 再入机动弹头开环特性仿真分析
    2.6 本章小结
第3章 再入机动弹头动态逆控制器设计
    3.1 引言
    3.2 俯仰通道非线性仿射模型
    3.3 再入机动弹头动态逆控制器设计
        3.3.1 实现动态逆控制的两种模型处理方法
        3.3.2 俯仰通道逆模型推导
    3.4 动态逆控制系统仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 基于轨迹线性化的俯仰通道控制器设计
    4.1 引言
    4.2 轨迹线性化方法概述
        4.2.1 微分的伪逆及线性时变反馈理论
        4.2.2 PD 谱理论概述
    4.3 再入机动弹头俯仰通道轨迹线性化控制器组成
    4.4 轨迹线性化外回路控制器设计
        4.4.1 外回路角速度控制器设计
        4.4.2 外回路线性时变调节器设计
    4.5 轨迹线性化内回路控制器设计
        4.5.1 内回路舵偏角控制器设计
        4.5.2 内回路线性时变调节器设计
    4.6 轨迹线性化控制器仿真研究
    4.7 本章小结
第5章 轨迹线性化方法仿真分析
    5.1 引言
    5.2 摄动实验
        5.2.1 参数摄动百分之十仿真实验
        5.2.2 参数摄动百分之二十仿真实验
        5.2.3 参数摄动百分之三十仿真实验
        5.2.4 参数摄动百分之五十仿真实验
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：4045265