带攻击角度约束的导弹制导系统设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lioutao2009
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在现代战争中,导弹作为一种精确制导武器已经广泛应用于摧毁重要的军事目标。导弹的制导能力决定了弹体能否精确的攻击目标,所以在过去的的几十年里,对导弹制导系统的研究已经成为重要的研究领域。制导的目的是保证导弹在末制导阶段能够以零脱靶量和最小能量消耗拦截机动目标。为了增强弹头的杀伤力,设计带攻击角度约束的制导律对现代战争来说已是必要条件。目前,应用滑模算法对制导律的设计广泛出现在文献中,但是将传统滑模控制理论应用于制导律的设计中不可避免的会出现控制器抖振,因此,我们提出了一种无抖振的满阶滑模算法,并将其应用于带攻击角度约束的制导律的设计中,制导律的设计中还考虑到自动驾驶仪的一阶动态延迟问题。应用Lyapunov稳定理论,文中证明了制导状态方程中的所有状态都将在有限时间内收敛。最后仿真对比实验表明,本文提出的制导律,不仅能够补偿自动驾驶仪的动态延迟而且能够满足对攻击角度的约束,并且控制器中没有出现抖振现象。经典的导弹制导与控制方法是将制导环与控制环作为两个独立的回路进行设计,虽然,这种策略在攻击地面固定目标和慢速目标时被证明是有效的,但是当导弹攻击高速机动目标时,这两个子系统并不能够很好的进行协调,并伴随着较大的脱靶量。为了克服这种设计方法的缺陷,工程技术人员提出了导弹制导控制一体化方法用于导弹控制系统的设计。然而,根据目前的文献,很少作者考虑到带攻击角度的一体化制导控制律用于拦截高速机动目标。因此,我们提出了两种带攻击角度的一体化制导控制律用于打击机动目标。第一种方法,文中将非奇异终端滑模算法与动态面控制理论相结合处理导弹的非线性控制方程组。众所周知,滑模控制器中含有切换函数补偿导弹非线性模型中的不确定项,必然会导致抖振现象。第二种方法中,我们设计了降阶的扩张状态观测器用于估计制导控制回路中扰动项。在第一种方法的基础上,我们将降阶的扩张状态观测器引入到导弹追击机动目标时的带攻击角度约束的一体化制导控制律的设计中。文中针对导弹拦截正弦机动目标的情形,对这两种设计方法进行了对比仿真实验,实验表明带观测器的联合一体化制导控制律在能量消耗和抑制扰动性能方面有着明显的优势。
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