高超聲速滑翔飛行器俯沖段制導(dǎo)方法研究.pdf

1、高超聲速滑翔飛行器依靠大升阻比氣動(dòng)外形產(chǎn)生氣動(dòng)力在臨近空間作遠(yuǎn)距離無(wú)動(dòng)力滑翔飛行，并在接近目標(biāo)上空時(shí)進(jìn)行快速轉(zhuǎn)彎俯沖以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊，具有突防能力強(qiáng)、毀傷能力大的特點(diǎn)。本文以高超聲速滑翔飛行器為研究對(duì)象，在充分考慮復(fù)雜多約束、運(yùn)動(dòng)耦合等條件下，重點(diǎn)研究了俯沖段飛行的制導(dǎo)方法：
　　首先，考慮俯沖飛行過(guò)程受到的各類(lèi)復(fù)雜約束，提出了一種基于Radau偽譜法和微分平坦理論的俯沖平面閉路制導(dǎo)方案。建立了高超聲速滑翔飛行器俯沖飛行的運(yùn)動(dòng)模型

2、及各類(lèi)約束的數(shù)學(xué)模型；為降低俯沖過(guò)程中鉸鏈力矩過(guò)大帶來(lái)的不利影響，采用Radau偽譜法生成了滿(mǎn)足過(guò)載、熱流密度及終端約束且鉸鏈力矩總體效應(yīng)最小的俯沖彈道；基于微分平坦理論設(shè)計(jì)了反饋制導(dǎo)律以消除初始狀態(tài)偏差的影響，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化彈道的魯棒跟蹤。仿真分析表明該方法能夠較大限度降低鉸鏈力矩的影響，且對(duì)初始偏差具有一定魯棒性。
　　其次，考慮俯沖飛行終端角度約束，研究了自適應(yīng)比例導(dǎo)引和基于終端滑模的魯棒最優(yōu)導(dǎo)引兩種三維制導(dǎo)律。在分析比例導(dǎo)引律的

3、導(dǎo)引參數(shù)對(duì)制導(dǎo)性能影響的基礎(chǔ)上，根據(jù)高超聲速滑翔飛行器俯沖和轉(zhuǎn)彎平面的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，提出了導(dǎo)引參數(shù)自適應(yīng)更新策略；為提高傳統(tǒng)最優(yōu)導(dǎo)引律在外界干擾、模型偏差等不確定因素下的制導(dǎo)性能，應(yīng)用終端滑模控制理論設(shè)計(jì)了滿(mǎn)足任務(wù)需求的魯棒最優(yōu)導(dǎo)引律，并通過(guò)雙曲正切函數(shù)改善了滑模面切換引起的高頻抖振現(xiàn)象。
　　最后，考慮高超聲速滑翔飛行器的運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題，研究了基于李群控制論的非線(xiàn)性制導(dǎo)方法?；诶钊航Y(jié)構(gòu)及剛體的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)原理建立了飛行器與目標(biāo)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)