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模糊制导律与导引品质的关系

作　者: 李开聪
导　师: 王艳
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 比例导引动态特性变结构模糊逻辑
分类号: TJ765
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

导弹制导和控制系统是一个多变量、非线性、时变、受环境干扰的复杂控制系统。近年来局部战争中频繁出现的战术弹道导弹(TBM)类目标,其速度越来越大、机动能力越来越强,使得导弹导引系统的制导任务变得越来越复杂。传统末制导律不能满足日趋严格的拦截要求,因此新型高精度导引律的研究成为各国军事技术研究的热点。其中变结构导引律和模糊导引律鲁棒性强,智能性高,受到很大关注。本文应用牛顿运动定律建立了传统的导弹动力学模型和运动学模型,并对古典末制导规律进行了比较研究。然后给出重点研究的弹目相对运动学模型。该模型以基于直接侧向力控制的拦截弹为背景、针对高速大机动目标,能够揭示弹目相对运动末端非线性强耦合运动特性。在以往的导引律研究中,人们往往忽略了弹体动态特性的影响,但在拦截高速大机动目标时,弹体动态特性往往会导致导引品质的下降,因此本文提出了一种考虑弹体动态特性的变结构导引律设计方法,但是在工程实际应用上还存在着相当大的难度。结合当前导引头所能较准确获取的信息量以及直接力轨控发动机的实际工作状态,本文设计了基于比例导引模糊化比例系数k的模糊导引律和模糊变结构导引律中比例项的模糊导引律。考虑到工程实际中,目标机动的信息很难准确获取,因此对变结构导引律中的变结构项进行模糊化处理,得到一种对导引头信息依赖程度低并且对目标机动适应能力强的模糊导引规律。最后,拦截仿真结果表明该引入模糊逻辑设计的导引律与传统的比例导引律和变结构导引规律相比拦截精度更高,导引品质更好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 精确制导技术概述  9-10
  1.2 战术弹道导弹发展概况  10-11
  1.3 地空导弹的发展概况  11-14
    1.3.1 地空导弹发展史  11-12
    1.3.2 直接力气动力复合控制方法  12-14
    1.3.3 研究新一代地空导弹导引规律的重要性  14
  1.4 导引规律发展概况  14-18
    1.4.1 古典导引律发展概况  15-16
    1.4.2 现代导引规律发展概况  16-18
  1.5 数字仿真技术的发展概况  18-19
  1.6 本文的主要研究工作  19-20
第2章导弹拦截目标运动数学模型及传统末制导律  20-35
  2.1 导弹制导相关坐标系的定义  20-21
  2.2 坐标系转换矩阵  21-23
  2.3 大气层内飞行器模型及仿真模型  23-27
    2.3.1 大气层内飞行器模型  23-25
    2.3.2 弹目相对运动模型  25-26
    2.3.3 制导回路仿真模型  26-27
  2.4 传统末制导律分析  27-31
    2.4.1 追踪法  28
    2.4.2 平行接近法  28-29
    2.4.3 比例导引  29-31
  2.5 导引律设计准则  31-32
  2.6 仿真分析  32-34
  2.7 本章小结  34-35
第3章拦截高速大机动目标的建模与变结构导引律  35-50
  3.1 模型的建立  35-39
    3.1.1 拦截高速机动目标的相对运动学模型  35-38
    3.1.2 弹体动态特性  38-39
  3.2 导引律设计  39-44
    3.2.1 三维空间中的比例导引规律  39-40
    3.2.2 三维变结构制导律  40-44
  3.3 仿真方法  44-45
    3.3.1 数字滤波器设计  44
    3.3.2 数值计算方法  44-45
  3.4 仿真结果及分析  45-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章模糊逻辑的发展及其在制导中的应用  50-68
  4.1 模糊逻辑的应用概况  50-51
    4.1.1 引入模糊逻辑的意义  50
    4.1.2 模糊数学概念  50-51
    4.1.3 模糊逻辑技术的应用  51
  4.2 模糊控制器的组成及设计  51-54
    4.2.1 模糊控制器的组成  51-53
    4.2.2 模糊控制器的设计  53-54
    4.2.3 模糊系统的分类  54
  4.3 模糊逻辑在制导中的应用  54-57
    4.3.1 模糊变量和模糊词集的确定  55
    4.3.2 隶属度函数的选择及相关参数的设定  55-56
    4.3.3 制导规则设计  56-57
  4.4 基于比例导引的模糊逻辑导引规律  57-61
    4.4.1 导引律设计  58-59
    4.4.2 仿真结果及分析  59-61
  4.5 基于变结构控制的模糊逻辑导引规律  61-67
    4.5.1 视线转率及其各阶导数影响权重分析  62-63
    4.5.2 模糊规则设计  63-64
    4.5.3 仿真结果及分析  64-67
  4.6 本章小结  67-68
第5章针对不同目标机动的模糊自适应导引律  68-78
  5.1 概述  68
  5.2 不同目标机动的自适应模糊导引律  68-70
  5.3 仿真结果及分析  70-77
    5.3.1 不同频率与幅值的正弦机动和开关机动仿真分析  70-74
    5.3.2 随机机动仿真分析  74-77
  5.4 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-82
攻读学位期间发表的学术论文  82-84
致谢  84

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