氣動(dòng)力-直接力復(fù)合控制攔截彈制導(dǎo)與控制方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中導(dǎo)彈技術(shù)的飛速發(fā)展，攔截彈作為一種先進(jìn)的反導(dǎo)武器受到了越來越多的關(guān)注。為了提高攔截彈的作戰(zhàn)能力，以應(yīng)對(duì)突防能力不斷增強(qiáng)的戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈，需要增強(qiáng)攔截彈自身的機(jī)動(dòng)能力。氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制技術(shù)作為增強(qiáng)攔截彈機(jī)動(dòng)能力的有效途徑，引起了反導(dǎo)系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重視。在這一背景下，本文研究了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的制導(dǎo)與控制問題。
　　首先建立了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的數(shù)學(xué)模型。定義了研究姿控式氣動(dòng)

2、力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈所需要的坐標(biāo)系，并且給出了相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系；在此基礎(chǔ)上給出了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的數(shù)學(xué)模型，其中包括姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程、繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程、空氣舵模型和脈沖推力器模型，并使用噴流交感因子描述了脈沖推力器所產(chǎn)生的直接力的噴流交感效應(yīng)，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　其次研究了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的制導(dǎo)方法。在視線坐標(biāo)系中建立了三維空間內(nèi)攔截

3、彈與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型，為制導(dǎo)規(guī)律的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)了滑模制導(dǎo)規(guī)律，給出了攔截彈與目標(biāo)之間相對(duì)距離的估算方法，并給出了滑模制導(dǎo)規(guī)律中切換項(xiàng)系數(shù)的確定方法和切換項(xiàng)的修正方法，克服了滑模制導(dǎo)方法易產(chǎn)生抖動(dòng)的缺陷。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該制導(dǎo)方法的有效性。
　　然后研究了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的控制方法。提出了氣動(dòng)力控制與直接力控制的復(fù)合策略，僅在末端對(duì)氣動(dòng)力控制和直接力控制進(jìn)行分配，不僅能夠充分發(fā)揮空氣舵的作用，而且能

4、夠保證空氣舵、副翼和脈沖推力器的控制能量之和最??；在建立攔截彈控制模型的基礎(chǔ)上，給出了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的動(dòng)態(tài)逆控制方法；并且使用增廣狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)的未建模特性和未知擾動(dòng)進(jìn)行了估計(jì)，克服了動(dòng)態(tài)逆控制方法依賴于被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的缺陷。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制方法的有效性。
　　而后研究了脈沖推力器的點(diǎn)火算法。給出了脈沖推力器在不同點(diǎn)火原理下的點(diǎn)火算法，并分析了不同點(diǎn)火算法的優(yōu)勢(shì)和缺陷，在此基礎(chǔ)上提出了一種新的脈

5、沖推力器點(diǎn)火算法，考慮了彈體自旋運(yùn)動(dòng)對(duì)直接力分量的影響，進(jìn)而補(bǔ)償了對(duì)點(diǎn)火指令的跟蹤偏差；并對(duì)常規(guī)遺傳算法的遺傳操作進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，基于改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)脈沖推力器的點(diǎn)火數(shù)量進(jìn)行了離線優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行在線查找，保證了脈沖推力器的直接力控制精度，并在此基礎(chǔ)上給出了脈沖推力器點(diǎn)火算法的操作過程。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該點(diǎn)火算法的有效性。
　　最后研究了姿控式氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制自旋攔截彈的制導(dǎo)控制仿真平臺(tái)。在分析仿真平臺(tái)需求的基礎(chǔ)上，設(shè)