● 摘要
新一代弹道导弹、临近空间武器速度快、机动能力强,可轻易突破传统的拦截手段,直接威胁国家安全。直接力/气动力复合控制技术已成为新一代拦截导弹的关键技术之一。本文以弹道导弹、临近空间武器为背景,采用LPV控制技术、0-1整数规划算法,研究了拦截导弹的直接力/气动力复合控制方法。
论文建立了直接力/气动力复合控制的导弹六自由度非线性数学模型,对直接力侧喷模型的侧喷流场结构、侧喷布局模型进行了研究。
基于导弹六自由度非线性模型,本文利用雅各比线性化法搭建了导弹的LPV模型。针对气动力控制系统,考虑到LPV建模方法的局限性,采用了分回路控制方法,内回路采用LPV控制技术进行控制器设计,从而保证内回路系统的稳定性和鲁棒性,外回路基于逆动力学进行设计。针对所建立的模型进行了大攻角下飞行仿真,结果表明所设计的控制方法满足性能要求。
以美国PAC-3导弹为参考对象,论文基于0-1整数规划算法,进行了直接力系统侧喷发动机组合点火算法的设计,并对单次点火、连续点火等情况进行了仿真,结果表明所设计的算法消耗发动机数目少、产生的侧喷力误差小。
针对直接力系统与气动力系统之间的复合控制,本文设计了一种基于补偿原则的指令分配算法,并进行了仿真、验证,结果表明此算法控制效果明显优于纯气动控制时的控制效果。
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