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末端直接侧向力/气动力复合控制

作　者: 张斌
导　师: 周凤岐
学　校: 西北工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 反导导弹直接侧向力气动力复合控制无静差跟踪控制姿态控制状态观测器点火方位喷流发动机末制导
分类号: TJ765
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 8次
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内容摘要

本文的研究对象为大气层内具有反导能力的防空导弹。主要研究内容为把直接侧向力控制与气动力控制结合。直接侧向力控制分为轨迹控制与姿态控制两种方式，本文研究姿态直接力控制。姿控直接力控制方式是在导弹四周重心前径向安装的很多个小型喷流发动机，控制喷流发动机点火，产生脉冲推力，对导弹进行姿态调整。本文首先建立了直接侧向力／气动力的复合控制数学模型。当喷流发动机不工作时，直接力／气动力复合控制就变成了单独的气动力控制。本文使用现代控制理论中的无静差跟踪控制系统理论与状态观测器理论，设计了俯仰、偏航两个通道的气动力控制系统和滚转角稳定系统。当喷流发动机工作时，对直接力／气动力复合控制实现了解耦。本文提出了一种何时启动直接侧向力的控制方案，决定什么时候对姿态喷流发动机进行点火。姿控发动机有很多个，到底对那个喷流发动机点火呢?本文设计了一种空间点火方位的方案。最后根据导弹—目标的三维相对运动方程设计了一种简单的末端三维比例制导律，并对导弹的末制导、控制以及运动大回路进行了综合仿真。结果揭示了直接侧向力／气动力复合控制的可行性，这种控制方式可以提升导弹飞行末端的机动能力。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-16
  1.1 反导系统的发展历程与现状  7-12
    1.1.1 反导系统的发展历程  7-9
    1.1.2 反导系统现状  9-12
  1.2 直接侧向力控制技术  12-14
    1.2.1 大气层外动能拦截器的侧向力控制  13
    1.2.2 大气层内反导导弹直接力的应用  13-14
  1.3 本文所做的工作  14-16
第二章导弹数学模型推导  16-27
  2.1 拦截导弹气动布局选择  16-17
  2.2 拦截导弹数学模型  17-27
    2.2.1 常用坐标系  17
    2.2.2 姿控发动机模型  17-19
    2.2.3 导弹复合控制动力学模型  19-22
    2.2.4 数学模型的简化  22-23
    2.2.5 导弹弹体扰动运动方程组  23-25
    2.2.6 导弹复合控制模型  25
    2.2.7 滚转通道数学模型推导  25-27
第三章气动力控制系统设计  27-47
  3.1 无静差跟踪控制系统基本原理  27-33
    3.1.1 参考输入和扰动的信号模型  28-30
    3.1.2 无静差跟踪控制系统  30-33
  3.2 状态观测器基本原理  33-35
  3.3 带全维观测器的无静差跟踪气动力控制系统设计  35-39
  3.4 气动力控制仿真及结果分析  39-45
    3.4.1 纵向横向两个通道都是阶跃输入与常值扰动信号的情况  39-41
    3.4.2 纵向横向两个通道都是正弦输入与抑制正弦扰动信号  41-44
    3.4.3 参考输入与扰动信号为正弦与阶跃混合的情况  44-45
  3.5 滚转稳定系统设计  45-47
第四章直接力与气动力复合控制系统设计  47-56
  4.1 姿控发动机模型  47-48
  4.2 直接力控制与气动力控制的解耦  48-49
  4.3 直接力控制子系统设计  49-51
    4.3.1 喷流发动机工作的条件  49-50
    4.3.2 直接力控制性能分析  50
    4.3.3 姿控火箭推力方向的确定  50-51
  4.4 直接力／气动力复合控制结果与分析  51-56
第五章大回路仿真  56-64
  5.1 末端三维比例导引律设计  56-58
  5.2 大回路仿真及分析  58-64
    5.2.1 气动力控制大回路仿真分析  58-59
    5.2.2 直接力╱气动力复合控制大回路仿真分析  59-64
第六章结束语  64-66
附录  66-75
  附录1 大回路仿真模型图  66-68
  附录2 仿真主程序  68-70
  附录3 仿真程序FCOUNTER.M  70-74
  附录4 仿真程序FKESAI.M  74-75
参考文献  75-77
致谢  77-78

末端直接侧向力/气动力复合控制

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