捷联式导引头控制算法研究

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1、硕士学位论文捷联式导引头控制算法研究RESEARCHONCONTROLALGORITHMOFSTRAPDOWNSEEKER龙柏君哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V448.122学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文捷联式导引头控制算法研究硕士研究生：龙柏君导师：曾庆双教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.122U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringR

2、ESEARCHONCONTROLALGORITHMOFSTRAPDOWNSEEKERCandidate：LongBaijunSupervisor：ZengQingshuangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要

3、随着战争形式的发展，传统弹药由于其体积大，质量重，动态性能低，弹载负担重等缺点已经不再适应现代战场的需求。基于半捷联稳定技术的新型弹药有效的解决了上述问题，逐渐成为制导导弹技术发展的重点。为了研究在模型不精确和复杂的环境干扰下的捷联式稳定平台控制算法，本文以俯仰偏航式捷联导引头稳定平台为例，针对其运动学建模，动力学建模，系统解耦与线性化，稳定平台控制算法，系统鲁棒性等方面进行相应研究。针对半捷联稳定平台模型，利用空间坐标转移矩阵导出平台框架在惯性空间中的角速度和角加速度信息，并通过欧拉动力学方程，刚体力矩方程，电机基本方程建立系统数学模型。为使系统模型更加贴近实际，

4、分析稳定平台存在的摩擦力矩，测量噪声，微分噪声以及其他外界干扰力矩对系统的影响形式。最后采用数值仿真分析了弹体姿态运动、直流电机驱动力矩、外界干扰力矩对平台框架的影响，为后续控制算法的研究打下理论基础。针对捷联式稳定平台存在的系统高度耦合、高度非线性问题，从反馈线性化和实时补偿的思想出发，提出一种改进的反馈线性化方法，并且给出调节参数的整定方法。数值仿真结果表明，该方法可以有效的隔离弹体扰动，实现框架独立控制，并且可以通过参数调节获得任意期望的系统响应曲线。为提高系统抗干扰能力与鲁棒性，引入滑模变结构控制算法，并使用基于Sigmoid函数的软变结构控制算法，有效抑制

5、了系统存在的抖振现象。针对系统趋近律参数难以取最优的问题，提出一种基于神经网络的自适应变结构控制算法，实现系统参数在线调整。为进一步抑制系统抖振现象，提出使用滑动窗口平均滤波方法对控制电压进行后处理。通过仿真实验表明，本方法可以有效提高系统鲁棒性，减小跟踪误差，并且具有系统响应快，控制电压抖振小，参数自适应自调整等优点，具有一定的工程应用价值。关键词：半捷联稳定平台；系统解耦；反馈线性化；自适应变结构控制；神经网络-I-AbstractAbstractWiththedevelopmentofwar,traditionalammunitionduetoitslarge

6、size,heavyquality,lowdynamicperformanceandtheammunitionburdensarenolongertoadaptthedemandofmodernbattlefield.Basedonstrapdownstabilizationtechnologyofnewammunitioncansolvetheaboveproblemsandhasgraduallybecomethefocusofthemissiletechnology.Inordertostudythemodelinaccuracyandcomplexenvir

7、onmentundertheinterferenceofstrapdownstabilizationplatformcontrolalgorithm.Basedonthepitch/yawstrapdownseekerstabilizedplatformasanexample,westudyonitskinematicsmodeling,dynamicsmodeling,systemdecouplingandlinearization,controlalgorithm,systemrobustness,etc.Atfirst,basedonthespacecoo