多约束条件下反临近空间目标中制导律设计

摘要

为了有效地拦截临近空间中的目标，本文对拦截器的中末制导交班时刻的状态提出了多种约束条件，包括视线与弹体纵轴夹角的约束条件、导弹高度约束条件和速度的约束条件。其主要工作内容如下：
　　首先，为了精确地描述导弹和目标的相对位置和相对运动状态，需要建立相应的坐标系，并且推导各个坐标系之间的变换矩阵。建立导弹和目标的动力学和运动学方程，即建立相应的数学模型。
　　其次，针对本文提出的导弹中末制导交班时刻状态的多种约束条件，设计相应的制导律来满足条件。研究内容分别如下：将视线与弹体纵轴夹角约束条件、导弹高度约束条件和导弹速度的约束条件这三个约束条件在导弹纵向平面内进行分析，将对这三个量的约束问题转化为对姿态角和视线角的约束问题。然后，考虑到导弹模型和参数的不确定性，应用滑模变结构理论设计中制导律，选取合适的滑模切换函数和趋近律，实现对于控制系统动态品质的控制。同时，我们证明了该滑模制导律的有限时间收敛，保证了该制导的稳定性。
　　最后，对于设计的滑模变结构中制导律，分别在近距离、中距离和远距离三条弹道下对该制导律进行了仿真分析，仿真结果表明本文设计的制导律在精确拦截目标的前提下，满足了对应的中末制导交班时刻状态的多约束条件。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.2.1 比例制导律

1.2.2 最优制导律

1.2.3 滑模变结构制导律

1.3 论文主要工作及内容安排

第2章 数学模型的建立

2.1 引言

2.2 坐标系和坐标转换

2.2.1 坐标系

2.2.2 坐标转换

2.3 导弹的运动方程

2.3.1 导弹动力学方程

2.3.2 导弹运动学方程

2.3.3 导弹质量计算

2.3.4 攻角和侧滑角的计算

2.3.5 视线俯仰角和视线偏航角的计算

2.4 目标的运动方程

2.5 本章小结

第3章 多约束条件下中制导律的设计

3.1 引言

3.2 多约束问题的数学描述

3.2.1 视线与弹体纵轴夹角的约束

3.2.2 高度约束

3.2.3 速度约束

3.3 状态方程的建立

3.4 滑模变结构制导律设计

3.5 滑模变结构导引律的稳定性分析

3.6 本章小结

第4章 多约束条件下中制导律的仿真分析

4.1 引言

4.2 中制导律的仿真分析

4.2.1 近距离拦截仿真

4.2.2 中距离拦截仿真

4.2.3 远距离拦截仿真

4.2.4 与比例制导律的对比分析

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢