考虑终端约束的末制导方法研究

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1、工程硕士学位论文考虑终端约束的末制导方法研究TERMINALGUIDANCELAWDESIGNCONSIDERINGTERNIMALCONSTRAINTS翁雪花哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V448.235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考虑终端约束的末制导方法研究硕士研究生：翁雪花导师：杨明教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：控制与仿真中心答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.235U.D.C:621.3Dissertationfort

2、heMasterDegreeinEngineeringTERMINALGUIDANCELAWDESIGNCONSIDERINGTERNIMALCONSTRAINTSCandidate：WengXuehuaSupervisor：Prof.YangMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：ControlandSimulationCenterDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Ins

3、titution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要为了尽可能加大再入飞行器对目标的毁伤程度，在设计末制导规律时需要考虑飞行器的终端约束。本文针对再入飞行器，考虑终端角度、速度约束，对其末制导律的设计问题展开以下的研究工作：首先，研究了再入飞行器的运动特性，给出了质心运动学和动力学方程、速度、弹道倾角及弹道偏角、大气密度、飞行高度的计算公式，同时建立了俯冲和转弯平面的相对运动方程组，利用飞行器和目标之间的相对运动信息给出了导航计算模型。以上数学模型是后续所要研究的问题的基础。其次，研究了再入飞行器带有落

4、角约束的末制导律的设计问题，本文提出了一种能够实现落角约束的制导律的设计方法，主要思路是利用最优制导律解算出最优状态下的视线角速率，与当前的视线角速率作差，得到一个偏差，再利用有限时间控制理论，对偏差进行补偿修正，使得系统在具有最佳制导性能的同时又能够快速收敛且具有较强的鲁棒性。在有无干扰的情况下，对最优制导律、变结构制导律、最优变结构制导律以及所提出的最优有限时间收敛制导律进行仿真比较与分析。由仿真结果可知所提出的制导律可以实现较好的制导精度。然后，研究了再入飞行器带有落速约束的末制导律的设计问题，本文首先根据所研究飞行器的特点，按照弹道倾角分段设计一条

5、期望的速度曲线，然后通过垂直增加攻角使得速度降低至期望速度曲线上。以最为简单的比例导引律为例，结合所设计的速度控制律，针对期望速度曲线、控制律中的参数变化以及有无速度控制进行仿真验证与分析。由仿真结果可知所提出的控制律能够较好地实现减速。最后，结合上述提出的带有落角约束的制导律和落速约束的制导律，对整个末制导过程在有无干扰情况下进行仿真，通过观察仿真结果可以看出，所提出的最优有限时间收敛制导律结合速度控制，能够以较高的精度击中目标，同时满足落角和落速的要求和过程约束，且具有较好的鲁棒性。关键词：再入飞行器；终端约束；最优制导律；有限时间收敛控制；速度控制-

6、I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInordertoincreasethedamagedegreeofreentryvehiclesasmuchaspossible,itrequirestakingterminalconstraintsintoconsiderationinthedesignofterminalguidancelaw.Thispapermainlyfocusesontheterminalguidanceproblemforreentryvehicleswithterminalangleandvelocityconstrain

7、ts.Firstly,themotioncharacteristicsofreentryvehiclesarestudied,thecentroidkinematicsanddynamicsareestablished,andthecalculatingformulasofvelocity,trajectoryinclinationangle,trajectoryazimuthangle,atmosphericdensity,altitudearederivedinthispaper.Moreoverrelativemotionequationsofthe

8、diveplaneandturningplanearedescri