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多任务空空导弹制导技术研究
作 者: 罗生
导 师: 杨永胜;
张拥军
学 校: 上海交通大学
专 业: 航天工程
关键词: 制导律，垂直攻击，最优控制，滑模变结构理论，微分对策，4态滤波 guidance law， impact angle，optimal control，sliding mode，differential game ，four-state filter
分类号: TJ765.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
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多任务空空弹的研发需要突破很多关键技术，制导控制技术是其中之一。而制导算法则是制导控制技术中至关重要的一部分。多任务空空弹具备空空、空地、反导等多任务能力，所以适用于多任务空空弹的制导算法也应该分成三部分来研究。本文以此为背景，利用现代控制理论分别研究了近垂直击顶制导律、变结构制导律、微分对策制导以及反导制导滤波算法，主要内容包括：
首先，针对近垂直击顶制导算法的设计要求，利用最优控制理论，在性能指标中加入落角约束条件和视线角速率收敛条件，然后求解逆里卡提微分方程得到三维最优近垂直击顶控制律。仿真表明，该制导律应用于攻击固定目标时，综合性能指标是最优的。在应用于攻击运动目标时，该制导律的制导效果也基本上能满足设计要求。
其次，基于滑模变结构理论，研究设计了带落角约束的滑模变结构制导律，并利用李雅普诺夫原理证明了系统的滑动模态是存在并可达的。仿真表明该制导律不仅适用于地面固定目标，也适用于对运动目标的攻击，末端落角接近90度，脱靶量也比较小。
针对空中大机动目标，应用双方最优控制的微分策略，在弹体为一阶延迟情况下应用伴随理论推导出微分对策制导公式，在不知道目标加速度信息情况下，通过与理想比例导引、单边最优制导的仿真比较，考察脱靶量和能量消耗两个指标，得出微分策略制导在理论上的先进性。
弹道导弹下落段因其速度大、螺旋机动等特性，给反导导弹制导系统提出了更高的要求。本文创新性的采用拉普拉斯变换方法进行4态滤波设计，对目标加速度、加速度一阶导、加速度二阶导同时进行在线估计，滤波结果与3态滤波估值进行了比较。同时结合已有weave制导律，通过和3态滤波+比例导引、3态滤波+最优导引进行对比，得出所设计4态滤波在制导滤波估值上的先进性。
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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 火箭、导弹 > 导弹 > 制导与控制 > 制导
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