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攻击地面固定目标的高超声速导弹的制导规律设计

作　者: 徐鹏
导　师: 荆武兴
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 高超声速导弹制导规律稳定性最优控制变结构控制
分类号: TJ765.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文研究了应用电视制导的高超声速导弹攻击地面固定目标的制导规律设计问题。电视导引头不能提供目标的距离、相对速度等信息,因此导弹的导引规律应做出相应的调整;高超声速导弹采用超燃冲压发动机作为动力装置,高速长时间飞行,气动环境复杂且参数变化剧烈,对制导规律的设计提出了新的要求。本文通过选取导弹和目标之间的距离作为参变量,建立了描述导弹和目标之间相对运动的新的微分方程,为制导规律的设计提供了新的思路,并依次设计了几种新型的导引规律。首先,为了准确描述导弹在空间中的运动,建立了几种常用的坐标系并给出他们之间的坐标转换矩阵,并在发射坐标系内建立了导弹质心的动力学方程。选取导弹和目标之间的距离代替时间作为参变量,建立了两种描述导弹和目标之间相对运动的微分方程组。以弹目距离作为参变量,简化了描述相对运动的微分方程组,更好地揭示了制导问题的本质。其次,依据第一种微分方程从稳定性概念出发,给出了一种能保证弹目视线旋转速度减小为零的三维制导规律。依据第二种微分方程从最优控制理论出发,给出了一种能保证导弹落角的制导规律。考虑到导弹飞行中受到的干扰,依据第二种微分方程,推导了变结构制导规律。最后,针对具体场景,对以上的导引规律进行了数学仿真,验证了所设计的制导规律的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-16
  1.1 研究背景及意义  7-9
  1.2 国内外研究发展状况  9-15
    1.2.1 高超声速飞行器技术发展状况  9-14
    1.2.2 寻的制导体制的导引规律和电视制导技术  14-15
  1.3 论文结构和主要研究内容  15-16
第2章导弹的质心运动模型和制导模型  16-27
  2.1 引言  16
  2.2 导弹的运动模型  16-20
    2.2.1 坐标系的定义  16-17
    2.2.2 坐标系间的转换关系  17-19
    2.2.3 导弹质心的动力学方程  19-20
  2.3 制导模型  20-26
    2.3.1 基于视线方位角的第一类制导模型  20-24
    2.3.2 基于视线方位角的第二类制导模型  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章制导规律的设计  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 基于第一类制导模型的制导规律设计  27-29
  3.3 三维制导问题的简化  29-30
  3.4 基于最优控制理论的新型制导规律  30-34
    3.4.1 视线俯仰平面内的相关角度的变化规律  30-33
    3.4.2 视线转弯平面内的相关角度的变化规律  33-34
  3.5 基于变结构理论的新型制导规律  34-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章过载形式的制导规律  37-45
  4.1 引言  37
  4.2 基于最优控制理论的制导规律  37-40
  4.3 基于变结构控制理论的制导规律  40-43
  4.4 电视制导条件下制导规律的实现  43
  4.5 制导规律所需参数的取值范围  43-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章仿真结果分析  45-53
  5.1 引言  45
  5.2 初始参数设定  45-47
  5.3 仿真结果分析  47-52
    5.3.1 三种制导规律的分别应用  47-49
    5.3.2 三种制导规律的组合应用  49-52
  5.4 本章小结  52-53
结论  53-55
参考文献  55-59
致谢  59

攻击地面固定目标的高超声速导弹的制导规律设计

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