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直接侧向力/气动力复合控制的制导控制技术研究

作　者: 王士超
导　师: 赵阳
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 直接力/气动力复合控制变结构控制六自由度仿真建模
分类号: TJ765
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着军事科技的发展，新的空中威胁不断出现，防空领域的攻防对抗也日趋激烈。为了解决导弹制导系统的机动性需求与导弹实际机动能力之间的矛盾，直接力/气动力复合控制技术便应运而生。该技术通过安装在弹体上的直接力产生装置产生直接侧向力，大幅度提高导弹的响应速度和机动水平，达到提高制导精度的目的。本文的研究内容和成果主要有以下几个方面：首先，进行了直接力/气动力复合控制系统建模研究。给出了研究直接力/气动力复合控制需要的坐标系及坐标系间相互转换关系，建立了脉冲发动机喷流系统数学模型，最后对导弹弹体动力学模型进行线性化得到了准弹体坐标系下俯仰/偏航双通道耦合模型。其次，进行了直接力/气动力复合控制方法研究。基于变结构控制方法研究了滚转导弹耦合通道的直接力控制律。在研究过程中分别针对攻角控制和过载控制，建立了不同的数学仿真，并在数学仿真中对以上控制方法的效果进行了验证，实现了控制系统较好的控制效果。最后，进行了基于直接力/气动力复合控制的制导控制仿真研究。在前面两项研究基础上，建立直接力/气动力复合控制拦截弹的六自由度仿真模型，编制仿真软件，对制导控制系统进行仿真研究，验证所设计的复合控制方法的有效性，给出两种复合控制的仿真对比结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8
  1.2 国内外研究现状及分析  8-12
    1.2.1 基于直接力/气动力复合控制导弹的发展现状  8-11
    1.2.2 直接力/气动力复合控制方法研究现状  11-12
  1.3 本文的主要研究内容  12-14
第2章直接力/气动力复合控制系统建模研究  14-26
  2.1 引言  14
  2.2 坐标系定义及其转换  14-16
    2.2.1 坐标系定义  14-15
    2.2.2 坐标系之间的转换关系  15-16
  2.3 导弹弹体广义空气动力模型  16-20
    2.3.1 导弹气动力计算模型  16-17
    2.3.2 导弹气动力矩计算模型  17
    2.3.3 脉冲发动机喷流系统数学模型  17-20
  2.4 导弹弹体六自由度动力学模型  20-21
    2.4.1 弹体质心动力学方程  20
    2.4.2 弹体旋转动力学方程  20
    2.4.3 弹体质心运动学方程  20-21
    2.4.4 弹体旋转运动学方程  21
  2.5 导弹弹体动力学方程线性化  21-22
    2.5.1 导弹俯仰/偏航通道动力学模型线性化  21-22
    2.5.2 俯仰/偏航双通道耦合模型  22
    2.5.3 俯仰通道传递函数  22
  2.6 导弹准弹体坐标系建模  22-25
    2.6.1 控制机构运动规律  22-23
    2.6.2 导弹准弹体系动力学模型  23-25
  2.7 本章小结  25-26
第3章直接力/气动力复合控制方法研究  26-47
  3.1 引言  26
  3.2 准弹体坐标系Ox_4y_4z_4下的滚转导弹动力学模型  26-29
  3.3 滚转导弹耦合通道的变结构控制设计方法  29-34
    3.3.1 气动舵单独作用于弹体的耦合通道设计方法  30-32
    3.3.2 直接侧向力/气动力同时作用于弹体的耦合通道控制方法设计  32-33
    3.3.3 仿真验证  33-34
  3.4 基于过载控制的滚转导弹耦合通道变结构控制设计方法  34-45
    3.4.1 基于过载控制的滚转导弹耦合通道状态方程  34-36
    3.4.2 基于过载控制的滚转导弹耦合通道变结构控制方法设计  36-43
    3.4.3 仿真验证  43-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章基于直接力/气动力复合控制的制导控制仿真研究  47-54
  4.1 引言  47
  4.2 六自由度仿真分析  47-53
    4.2.1 15km高度仿真比较  47-51
    4.2.2 5km高度仿真比较  51-53
  4.3 本章小结  53-54
结论  54-56
参考文献  56-61
致谢  61

直接侧向力/气动力复合控制的制导控制技术研究

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