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基于模糊逻辑的导弹制导律应用研究

作　者: 郑晓华
导　师: 宋申民
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 经典导引 模糊逻辑 复合制导律 变结构理论 动态特性补偿
分类号: TJ765
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


导弹制导系统的功能是引导导弹以最大的命中概率击中目标。为确保制导的高精确和小制导误差,需要制导技术有自适应特性。因此,传统导引律的单一使用已不能适应日益复杂的拦截条件要求。本文以导弹制导律为研究背景,对模糊逻辑在复合制导和变结构制导中的问题进行了深入研究。具体工作如下:首先,在导弹拦截中的二维运动学模型基础上,对比例导引、增广比例导引和Bang-Bang导引等基本经典导引律进行简单分析和仿真研究,仿真结果与理论吻合。其次,依据串联复合制导思想,针对基本经典导引律的各自特点,提出了一种复合了比例导引、增广比例导引和Bang-Bang导引等基本经典导引律的模糊复合制导律。为了解决实际应用时的目标机动加速度不可测的问题,设计了二阶的扩张状态观测器。同时,为了消除干扰噪声,引入了基于fal函数反馈的跟踪微分滤波器。通过对模糊复合制导律和经典导引律的拦截性能仿真,可知模糊复合制导律的脱靶量和拦截性能均优于其它几种基本经典导引律。最后,根据视线角速率和相对接近速率等拦截信息,利用模糊逻辑对传统的常值增益系数的比例导引律进行改进,实现了变增益的模糊比例导引律。针对目标大机动的运动特性,将二维运动学模型推广到三维情况,并在此模型下推导出补偿自动驾驶仪动态特性的变结构制导律。基于模糊比例导引律和此变结构制导律,将模糊逻辑复合到变结构制导律的比例导引项和动态补偿项,可得模糊变结构的复合制导律。与常值变结构制导律相比,此模糊变结构制导律有很高的制导精度。同时,对比分析了常规变结构和模糊变结构制导律对自动驾驶仪动态特性补偿的拦截性能。仿真结果验证了忽略自动驾驶仪动态特性对导弹的拦截性能有很大的影响。同时,将模糊逻辑与补偿动态特性的变结构制导律的模糊复合制导律在拦截性能方面均有所提高。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题背景  9
  1.2 制导律的发展状况概述  9-11
  1.3 复合制导的研究现状概述  11-12
  1.4 模糊逻辑在制导律中的应用概述  12-14
  1.5 变结构在导弹制导律中的应用概述  14-15
  1.6 本文的主要研究内容  15-16
第2章 导弹拦截数学模型和基本导引律分析  16-29
  2.1 引言  16
  2.2 空间拦截中的坐标系  16-18
  2.3 导弹拦截过程的数学模型  18-20
    2.3.1 导弹质心平动方程  18
    2.3.2 目标的质心平动方程  18-19
    2.3.3 重力加速度  19
    2.3.4 视线角及其速率  19-20
  2.4 相对运动的数学描述  20-21
  2.5 基本导引律分析  21-28
    2.5.1 比例导引律  22-23
    2.5.2 增广比例导引律  23-24
    2.5.3 Bang-Bang 导引律  24-25
    2.5.4 仿真分析  25-27
    2.5.5 选择导引律的准则  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 基于基本导引方法的模糊复合制导律  29-42
  3.1 引言  29
  3.2 模糊复合制导律  29-34
    3.2.1 模糊控制器  29-31
    3.2.2 串联模糊复合制导律设计  31-34
  3.3 基于扩张状态观测器的目标加速度估计  34-36
  3.4 基于fal 函数的滤波器  36-37
  3.5 仿真分析  37-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章 基于变结构的模糊制导律  42-59
  4.1 引言  42
  4.2 模糊比例制导律  42-47
    4.2.1 比例导引的增益的选择  42-43
    4.2.2 基于比例导引的模糊制导律  43-45
    4.2.3 仿真分析  45-47
  4.3 补偿自动驾驶仪动态特性的变结构制导律  47-57
    4.3.1 拦截问题的数学描述  47-49
    4.3.2 基于变结构的制导律设计  49-51
    4.3.3 非量测状态信息的估计  51-52
    4.3.4 基于变结构的模糊制导律  52
    4.3.5 仿真分析  52-57
  4.4 本章小结  57-59
结论  59-60
参考文献  60-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 火箭、导弹 > 导弹 > 制导与控制
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