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近程弹道导弹弹道优化方法研究

作　者: 张飞天
导　师: 王子才
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 弹道优化遗传算法单纯形六自由度仿真实验
分类号: TJ761.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 366次
引　用: 1次
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内容摘要

自从第二次世界大战期间德国的V2弹道导弹诞生以后,作为战略武器的弹道导弹以其巨大的杀伤力、破坏力和威慑力受到世界各国的重视,尤其是近期武器火力全覆盖概念的提出,并伴随着美国“网火”系统的开发研制,各国不停地对弹道导弹进行研制、改进和生产。弹道导弹的弹道仿真与优化是弹道导弹总体设计的重要内容,贯穿于弹道导弹研制各个阶段。本文主要是针对近程弹道导弹的弹道设计要求,对弹道导弹的弹道仿真与优化展开了以下研究工作。首先,本文根据弹道导弹的动力学特性,建立了导弹飞行的动力学、运动学模型,并针对弹道优化问题,忽略次要因素,进行合理假设,推导得出用于弹道设计的简化模型。其次,分析了弹道优化问题的本质为动态优化问题,采用一般的优化方法很难得到解析优化解。因此本文根据弹道导弹的飞行特性以及设计经验分析、研究并最后采用了参数化方法,将弹道分段设计,把原问题转换为参数优化问题。然后,分析研究了各种非线性优化方法,并针对本文的弹道优化问题采用遗传算法和单纯形混合算法对转换后的参数优化问题求解,给出合理的优化解,得到理论弹道。最后,在六自由度模型中,对方案弹道阶段和末制导阶段分别采用内外环制导控制和比例导引过载控制法,完成全弹道的仿真实验,并针对目标机动的情况也进行了仿真实验。六自由度的仿真实验表明弹道设计满足任务要求,验证了弹道设计的正确性和合理性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-15
  1.1 选题背景及意义  8-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国内外常用优化方法  11-13
    1.2.2 研究机构和应用软件  13
  1.3 本文研究内容  13-15
第2章弹道导弹数学模型  15-24
  2.1 坐标系定义及坐标系转换  15-17
    2.1.1 坐标系定义  15-16
    2.1.2 坐标系转换矩阵  16-17
  2.2 导弹运动学和动力学模型  17-23
    2.2.1 导弹的六自由度模型  17-21
    2.2.2 导弹的简化质点模型  21-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章弹道规划方法研究  24-51
  3.1 动态问题参数化方法研究  25-27
  3.2 参数化问题优化方法研究  27-34
    3.2.1 常用优化算法  27-28
    3.2.2 遗传算法-单纯形混合算法  28-34
  3.3 弹道优化设计  34-50
    3.3.1 最远射程  34-38
    3.3.2 最近射程  38-41
    3.3.3 地面障碍规避  41-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章制导方法研究及数学仿真  51-65
  4.1 制导方法研究  52-55
    4.1.1 方案弹道飞行阶段  52-54
    4.1.2 末制导飞行阶段  54-55
  4.2 六自由度制导控制仿真及仿真结果分析  55-64
  4.3 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

近程弹道导弹弹道优化方法研究

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