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超声速巡航导弹姿态控制系统增益调度设计的参数化方法

作　者: 郭巍
导　师: 段广仁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 超声速巡航导弹姿态控制增益调度参数化方法
分类号: TJ765.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

导弹控制系统是导弹的神经中枢,其任务是克服弹体飞行中的各种干扰,确保导弹稳定飞行,并根据预先拟定的飞行姿态程序或制导系统给出的导引指令,实时准确地控制导弹的飞行姿态,达到预定的控制目的。因此,导弹的控制系统是关系导弹飞行成败和实现精确打击的关键系统。在导弹的控制方法方面,增益调度一直是最常用的方法之一。它利用强有力的线性设计方法解决非线性问题,并且不需要完整的、解析的对象模型,对工作状态的变化反应迅速,并因其在工程领域的成功应用而得到了广泛的认可。由于增益调度方法在局部控制器设计中采用线性设计手段,为其设计的灵活性提供了很大空间。本文正是基于这种思想,由传统的增益调度方法出发,将线性定常系统的参数化特征结构配置理论用于局部控制器的设计,并将这一设计方法应用于某型超声速巡航导弹的姿态控制系统中。首先推导了BTT导弹俯仰/偏航通道和滚动通道的数学模型,其次在俯仰/偏航通道的设计中,通过给出控制器的参数化表述形式,得到了由参数表示的系统的全部设计自由度,从而将系统的性能要求和鲁棒稳定性条件转化为对于控制系统设计自由度的约束,于是通过适当选取设计参数综合优化了系统的各项指标。结合模型参考跟踪方案,设计的自动驾驶仪由鲁棒镇定器和前馈跟踪器两部分组成。该方法不仅抑制了局部控制器切换时的抖动,而且实现了对指令的跟踪。最终给出了较满意的导弹六自由度的仿真结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外超声速巡航导弹技术的发展及现状综述  10-11
    1.2.1 国外的研究现状及分析  10-11
    1.2.2 国内的研究现状及分析  11
  1.3 导弹控制方法概述  11-15
    1.3.1 古典控制理论在导弹控制中的应用  11-12
    1.3.2 现代控制理论在导弹控制中的应用  12-15
  1.4 本文的主要研究内容及结构安排  15-16
第2章增益调度控制理论及稳定性分析  16-27
  2.1 增益调度的提出和发展  16-18
  2.2 当前的发展现状  18-19
  2.3 增益调度的理论框架  19-23
    2.3.1 线性参变系统描述  20-21
    2.3.2 控制器的插值  21
    2.3.3 控制器的建立  21-22
    2.3.4 隐含耦合  22-23
  2.4 系统的稳定性分析  23-26
    2.4.1 线性时变系统的工程处理方法  24-25
    2.4.2 线性时变系统的稳定性研究  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章导弹控制系统的建模  27-39
  3.1 导弹控制系统的组成  27-28
  3.2 导弹运动方程组的建立  28-31
    3.2.1 常用坐标系  28-29
    3.2.2 导弹运动方程组  29-31
  3.3 导弹控制系统的数学模型  31-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章导弹控制系统设计的参数化方法  39-51
  4.1 俯仰/偏航通道姿态控制系统设计  39-43
    4.1.1 鲁棒反馈镇定器的设计  39-42
    4.1.2 前馈跟踪补偿器设计  42-43
  4.2 滚动通道姿态控制系统设计  43-45
  4.3 仿真分析  45-50
    4.3.1 仿真原理  45-46
    4.3.2 气动参数摄动时的六自由度弹道仿真  46-48
    4.3.3 阵风干扰下的六自由度弹道仿真  48-50
  4.4 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-57
攻读硕士学位期间发表的学术论文  57-59
致谢  59

超声速巡航导弹姿态控制系统增益调度设计的参数化方法

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