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非线性鲁棒控制理论在导弹制导中的应用

作　者: 廖祥学
导　师: 苏玉刚
学　校: 重庆大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 导弹制导导引律非线性H_∞控制脱靶量
分类号: TJ765.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

导弹导引律是导弹防御系统的核心。虽然比例导引律简单,便于工程实现,也被认为是在运动目标不机动时的最加算法,但在对付机动运动目标时,拦截精度明显下降,甚至拦截失败。PN制导的其它算法则需要目标加速度的有关信息,而这些信息一般难于精确测量。在以往许多导引律的研究中,假设导弹控制系统的响应是理想的,或是一个低通滤波器。在实际交战中,由于飞行条件和周边环境的限制,不能保证导弹控制系统具备这样理想的性能。按理想条件设计的导引律与实际情况相差甚远,因而不能满足导弹制导系统性能的要求。而且许多导引律的研究是假设导弹-目标是在二维平面中运动进行的设计分析。论文主要研究了以下几个内容:1)建立了4种制导控制系统的数学模型。在二维平面和三维空间,将导弹控制系统考虑为一阶或二阶动力学特性,应用飞行力学和理论力学的知识,建立了导弹拦截运动目标的数学模型。这种数学模型将导弹的控制回路和制导回路作为一个整体进行考虑。2)提出4个导弹拦截运动目标的导引律。为改善导引律的性能,将导弹的控制回路和制导回路作为一个整体进行设计。基于非线性H_∞控制理论,通过求解Hamilton-Jacobi偏微分不等式,得到4个导弹导引律。这种新的导弹导引律充分考虑了导弹控制系统的特性和系统的非线性,不需要对目标运动的加速度进行直接测量。3)验证导引律的有效性和干扰抑制能力。针对本论文提出的导弹拦截运动目标的导引律,通过数字仿真,分析了导引律在各种情况下的脱靶量、拦截时间和能量消耗等性能。数字仿真结果表明,这种新导引律与经典导引律相比同样有效,并且有良好的拦截性能。同时也显示出这种新导引律对目标机动引起的扰动具有较强的抑制能力。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 论文的研究背景及意义  8-9
  1.2 导引律国内外研究现状  9-11
  1.3 非线性系统控制方法  11-13
  1.4 论文研究目的和研究内容  13-14
  1.5 本章小结  14-16
2 非线性鲁棒控制理论基础  16-24
  2.1 非线性H_∞控制理论基础  16-20
  2.2 滑模变结构控制理论基础  20-22
  2.3 本章小结  22-24
3 导弹制导控制系统数学模型  24-36
  3.1 导弹制导控制系统的组成  24-25
  3.2 导弹控制回路数学模型  25-30
  3.3 导弹制导回路数学模型  30-34
  3.4 本章小结  34-36
4 导弹制导系统导引律研究  36-56
  4.1 基于非线性H_∞控制的导引律研究  36-40
  4.2 考虑导弹弹体动力学结构的导引律研究  40-51
  4.3 基于变结构控制的导引律研究  51-54
  4.4 本章小结  54-56
5 导弹导引律数字仿真  56-82
  5.1 导引律性能指标和目标设定  56-57
  5.2 导弹-目标二维平面运动导引律数字仿真  57-69
  5.3 导弹-目标三维空间运动导引律数字仿真  69-80
  5.4 本章小结  80-82
6 论文总结  82-84
  6.1 论文主要的研究成果  82-83
  6.2 论文存在的不足和继续研究方向  83-84
致谢  84-86
参考文献  86-90
附录  90

非线性鲁棒控制理论在导弹制导中的应用

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