【摘 要】
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制导规律作为实现制导系统的关键技术,是影响导弹武器综合性能的重要因素。对于传统导弹武器,制导系统的主要功能在于产生适当的控制指令导引导弹以最小的脱靶量命中目标。然
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制导规律作为实现制导系统的关键技术,是影响导弹武器综合性能的重要因素。对于传统导弹武器,制导系统的主要功能在于产生适当的控制指令导引导弹以最小的脱靶量命中目标。然而随着导弹武器和打击目标的不断变化,脱靶量并非是唯一的战术技术指标。如:在攻击机场、指挥中心、大型军舰等具有重要军事价值的目标时,不仅希望攻击时能获得最小脱靶量,还希望能以一定的交会角命中目标,以达到更好的打击效果;又如,对于采用直接碰撞作为杀伤手段的拦截弹,要命中目标需要满足拦截末端交会角、攻角、过载、发动机工作时间等约束条件。针对上述情况,本文应用滑模变结构理论,设计了一种满足脱靶量、末端交会角约束,并考虑控制系统动态特性约束的多约束条件下的制导律,最后通过仿真比较,验证其有效性。主要内容有:首先,建立末制导段系统数学模型。介绍需要用到的一些坐标系,并给出了各坐标系之间的转换关系矩阵;然后,建立了导弹和目标的运动模型,包括导弹质心动力学和运动学模型、目标质心运动模型;最后,给出了视线角和视线角速率等相对运动参数的计算方法,为下文研究和仿真打下基础。其次,在现有数学模型基础上,给出了脱靶量和交会角的定义,并将末端交会角约束转换为末端视线角约束,然后应用滑模变结构理论,选取末端视线角和视线角速率的加权和作为滑模面,应用自适应趋近律,分别在纵向平面和侧向平面内推导出一种满足脱靶量和末端交会角约束的制导律。通常,导弹的制导系统和控制系统是分开设计的。在制导律设计过程中,并不考虑导弹控制系统动态特性的影响,而是通过控制回路动态补偿,来削弱控制系统动态特性对制导律的影响。基于制导与控制系统一体化的思想,在分析考虑导弹控制系统动态特性的弹目相对运动情况的基础上,将控制系统的动态特性假设为一阶和二阶惯性延迟环节,分别设计了考虑控制系统一阶和二阶动态特性约束,并满足脱靶量、末端交会角约束的多约束条件下的制导律。通过数字仿真分析表明,本文设计的制导律有很好的制导效果,在应对机动目标时也能够满足上述约束条件的要求。
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