【摘 要】
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导弹制导控制一体化设计方法与传统设计方法相比,可以大幅度提高导弹的性能并降低设计成本。但由于其控制结构复杂,在早期并没有得到广泛应用。随着现代非线性控制理论的发展,高
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导弹制导控制一体化设计方法与传统设计方法相比,可以大幅度提高导弹的性能并降低设计成本。但由于其控制结构复杂,在早期并没有得到广泛应用。随着现代非线性控制理论的发展,高阶数非线性系统的求解问题得以解决,因此导弹的制导控制一体化设计优势日益凸显,目前已成为导弹设计的一种趋势。 本文主要针对制导控制一体化问题,分别建立单平面以及三平面耦合的制导控制一体化模型,然后针对模型特点依次设计了相应的一体化控制律。首先建立了俯仰平面内的导弹制导控制一体化模型,根据模型内含有不确定参数以及级联性的特点,参考反演控制的步骤,设计了分层滑模制导控制一体化控制律。并针对空地导弹,在其中加入了对导弹落角的约束进行仿真验证,结果表明采用该方法可以保证导弹脱靶量小于1m,但是仿真时间过长,同时滑模控制容易存在抖振问题。因此在该导弹一体化模型的基础上,进一步对系统进行整理变形,设计了基于最优化的反馈控制律,通过参考线性二次型最优反馈控制理论,定义性能指标为控制能量最小,得到了一体化最优反馈控制律,与滑模方法相比,此种方法在保证制导精度的前提下,导弹的弹道轨迹更为理想,并且导弹的仿真时间相对较短。最后,为了进一步加深导弹飞行系统的一体化研究,建立了三平面耦合的制导控制一体化模型,并针对所建立模型的高阶数、强耦合的特点,采用次优控制理论处理该问题。参考线性二次型最优反馈控制理论以及 SDRE次优控制算法,在此基础上研究了θ-D次优方法,得到了一体化次优控制律并对其进行了六自由度仿真。 上述研究工作可以得到,对导弹的制导控制系统进行一体化设计,无论是在单平面内还是三平面耦合的情况下,均实现了比较精确的制导效果以及平滑的弹道轨迹;同时由于三平面耦合的制导控制一体化建模更符合导弹实际的飞行环境,因此最终得到的一体化次优控制律更能体现导弹的良好制导控制性能。
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