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直接侧向力与气动力复合控制导弹姿态控制方法研究

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目录

直接侧向力与气动力复合控制导弹姿态控制方法研究

RESEARCH ON ATTITUDE CONTROL METHOD FOR MISSILES WITH BLENDED CONTROL OF AERO-FINS AND REACTION-JETS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状与分析

1.2.1 复合控制机理的研究

1.2.2 复合控制方法的研究

1.2.3 预测控制的研究

1.3 本文的研究内容和章节安排

第2章 复合控制导弹姿态控制系统数学模型

2.1 引言

2.2 坐标系及坐标系间的转换

2.2.1 坐标系的定义

2.2.2 坐标系间的转换

2.3 复合控制导弹姿态运动模型的建立

2.3.1 直接侧向力模型

2.3.2 复合控制导弹运动学和动力学模型

2.3.3 复合控制导弹姿态运动模型的化简

2.4 本章小结

第3章 复合控制导弹姿态控制特性分析

3.1 引言

3.2 气动力控制导弹姿态控制特性分析

3.2.1 气动力控制开环特性分析

3.2.2 气动力控制性能影响因素分析

3.3 直接侧向力控制导弹姿态控制特性分析

3.3.1 直接侧向力控制开环特性分析

3.3.2 直接侧向力控制性能影响因素分析

3.4 复合控制方式适用条件和切换时机分析

3.4.1 复合控制方式的适用条件

3.4.2 复合控制方式的切换时机

3.5 本章小结

第4章 基于混合逻辑动态模型的预测控制方法

4.1 引言

4.2 混合逻辑动态建模方法

4.3 基于混合逻辑动态模型的预测控制问题

4.3.1 问题描述

4.3.2 问题求解

4.4 实例仿真

4.5 本章小结

第5章 复合控制导弹姿态控制系统设计

5.1 引言

5.2 复合控制导弹混合逻辑动态模型的建立

5.2.1 分段线性化

5.2.2 不等式方程组的建立

5.3 基于预测控制的复合姿态控制系统设计

5.3.1 性能指标

5.3.2 加权矩阵

5.3.3 控制周期

5.3.4 预测时域

5.4 仿真结果及分析

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢

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摘要

为了实现对高空、大机动目标的精确拦截,防空导弹在传统的气动力控制基础上引入直接侧向力控制技术,通过姿控发动机产生的侧向推力快速建立大过载,提高了导弹的机动性能。由于直接侧向力的引入,导弹姿态控制系统涉及对控制指令在两种执行机构间的控制分配问题;同时,直接侧向力与气动力复合控制导弹模型具有非线性特性和变量约束,使得导弹姿态控制系统设计变得复杂。本文以ERINT1导弹为例,研究基于预测控制算法的姿控式复合控制导弹的姿态控制问题。
  首先,分别对气动力控制和直接侧向力控制两种控制方式下的导弹姿态控制系统进行开环特性分析,定量比较两种控制方式在建立导弹攻角的响应时间上的差异;同时,对影响两种控制方式下系统控制性能的主要因素进行定性分析,讨论复合控制方式的适用条件及切换时机。
  其次,基于混合逻辑动态系统的预测控制方法,对复合控制导弹姿态控制系统进行设计。建立复合控制导弹姿态控制系统的混合逻辑动态模型,将该受约束强非线性系统的非线性特性及变量约束以不等式方程组的形式表示出来;同时,设计基于混合逻辑动态模型的预测控制算法,通过加权系数的设计实现对姿态控制指令在两种执行机构间的分配;此外,将预测控制问题转化为混合整数二次规划问题进行求解,解决含两种形式的姿态控制指令的求解问题。
  最后,通过仿真验证基于预测控制方法进行复合控制导弹姿态控制系统设计的有效性,并通过多组仿真结果的比较证明本文提出的预测控制加权系数选取原则的合理性。

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