高超声速助推-滑翔飞行器机动制导方法研究

摘要

在高超声速武器平台网络化的背景下，本文旨在解决助推-滑翔飞行器的多飞行器协同和再入机动制导方法等相关技术，主要研究了具有复杂约束的再入段轨迹优化技术，并在此基础上研究了多飞行器时间协同控制方法和再入机动制导方法。本文的主要研究成果如下：
　　针对辐射型禁飞区的特点，提出了辐射型禁飞区内的威胁量化模型，并通过威胁积分将禁飞区约束转换成了最小威胁性能指标，不仅能更准确地描述辐射型禁飞区的特性，也使对应的最优控制问题得到简化；最后文章采用了hp-自适应Rada u伪谱法，并辅助以无量纲化方法和逐步增加约束方法，对相应的最优控制问题进行求解，得到了满足多种复杂约束的最优弹道。
　　参考目前多飞行器协同的相关研究，同时考虑到高超声速飞行器的再入跟踪制导方法，文章提出了参考标准弹道的时间估计方法，优先后到者的协同时间抉择标准，和基于固定时间的轨迹生成技术的时间协同控制方法，完成了高超声速飞行器的多飞行器时间协同的基本框架的设计。
　　为了适应高超声速飞行器武器应用的需求，同时考虑到目前再入制导方法的不足之处，设计了基于虚拟目标点的再入机动制导方法，该方法将标准弹道跟踪制导和再入机动末制导方法结合，通过标准弹道引入一系列的虚拟目标点，将全弹道的再入制导过程转化成为有限连续小段的机动末制导过程，在保证精度的同时可以提高制导方法的机动性。
　　本文的相关工作是轨迹优化、协同控制和再入制导方面的新的突破，为高超声速武器平台网络化提供了一定的理论依据和技术支持。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

第二章 动力学建模

2.1 引言

2.2 大气与地球模型

2.3 气动力、热模型

2.4 三自由度运动模型

2.5 本章小结

第三章 辐射型禁飞区的建模与轨迹优化

3.1 引言

3.2 威胁量化模型

3.3 优化问题模型

3.4 优化方法

3.5 仿真算例

3.6 本章小结

第四章 多飞行器的时间协同控制框架

4.1 引言

4.2 协同控制模型

4.3仿真结果与分析

4.4 本章小结

第五章 基于虚拟目标点的再入机动制导方法

5.1 引言

5.2 制导系统模型

5.3 制导律和制导方法验证

5.4 考虑气动的制导律仿真分析

5.5 蒙特卡洛打靶分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文的主要研究成果

6.2论文创新点

6.3进一步研究的建议

致谢

参考文献

作者在学期间取得的成果