拦截弹直接力/气动力混杂控制研究

摘要

为了满足导弹在高空作战时的机动性能，导弹需要较大的机动过载能力并具有较快的响应速度。若按照传统模式，仅依靠独立的气动力控制，则其末制导阶段可用过载小，空气舵响应有所延迟，容易导致目标逃逸。因此需要考虑引入直接侧向力的混杂控制策略来弥补气动力控制的不足。
　　本文以拦截弹为研究对象，采用变结构控制理论，针对姿控式直接力/气动力复合控制系统，设计辅助滑模面，加入模糊辅助控制，对开关项进行估计优化，达到去抖动的效果。以俯仰平面为例，设计复合控制系统的控制律，实现了复合控制系统的有限时间镇定。
　　本文主要研究了以下几方面内容：
　　1.确定了拦截弹直接力/气动力复合控制系统的总体方案并建立姿控式复合控制系统数学模型。利用混杂系统理论分析直接力的离散特性，利用系统的零动态特性理论来分析系统的动态特性，并对模型进行简化。应用古典控制方法设计了气动力控制子系统，并针对所设计的系统进行时域分析和频域分析，所得系统基本能够满足期望的性能指标。
　　2.考虑到直接力的离散特性，基于滑模变结构理论，设计气动力等效控制和直接力切换控制，研究了其控制器的设计和实现问题。以俯仰平面为例，在理想条件下进行数值仿真，结果表明系统的响应时间短，能够满足导弹的可用过载和机动能力。
　　3.利用模糊控制对系统不确定性进行估计，引入辅助滑模面，对气动力控制器进行优化，基于有限时间理论实现了复合系统的镇定。最后对所提出的方法进行仿真，仿真结果表明通过等效控制和切换控制的组合分配，可以有效缩短响应时间，进一步改善了复合系统的控制品质，显示了较好的鲁棒性和稳定性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 直接力/气动力复合控制模式

1.4 论文研究内容与章节安排

第2章 直接力/气动力复合控制系统数学模型建立

2.1 直接力/气动力复合控制系统总体方案分析

2.2 常用坐标系的定义及其转换

2.3 直/气复合控制系统的数学模型

2.4 本章小结

第3章 直接力/气动力混杂控制研究

3.1 引言

3.2 直接力/气动力混杂控制系统

3.3 基于经典控制的气动力控制子系统

3.4 本章小结

第4章 基于变结构控制的直接力/气动力复合控制研究

4.1 引言

4.2 滑模变结构控制

4.3 直接力/气动力复合控制系统的设计

4.4 本章小结

第5章 直接力/气动力复合控制系统的有限时间镇定

5.1 引言

5.2 直接力/气动力复合控制系统数学模型的描述

5.3 直接力/气动力复合控制系统设计

5.4 直接力/气动力复合控制系统的有限时间稳定性分析

5.5 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果