● 摘要
随着反导系统拦截能力的提高和打击多目标的需要，多头分导式导弹以其突防能力强和命中精度高越来越受到各国的青睐。与传统的常规导弹相比，多头分导式导弹在发射过程中会依次释放其携带的子弹头，导致其质心位置和转动惯量发生突变，使其动力学与运动学方程存在很强的非线性和耦合性，这对姿态控制系统提出了新的要求。本文主要研究多头分导式导弹在大气层外释放子弹头时的姿态控制，通过将多头分导式导弹看作是有载荷释放的刚体，从而来研究其姿态动力学和运动学方程，并采用多模型自适应控制以及非线性理论来设计姿态控制律。本文主要包括以下几方面内容：
首先，建立了多头分导式导弹研究所需的相应坐标系。详细研究了姿态的参数化描述方法以及相互间的转换关系，建立了多头分导式导弹的姿态动力学模型和质心运动学模型，并讨论了模型的特殊性。
其次，基于多模型自适应控制理论以及多头分导式导弹姿态动力学模型中参数和控制量的线性关系，通过引入跟踪误差一次测量，分别设计了常规导弹和多头分导式导弹的单模型自适应控制器。考虑到多头分导式导弹模型的特殊性，设计了多头分导式导弹姿态系统的多模型自适应控制器，并通过研究切换系统的相关理论提高了系统的瞬态响应特性。仿真结果验证了该算法的有效性。
最后，当扰动存在破坏了姿态动力学方程中参数和控制量的线性关系时，分析了闭环姿态控制系统的稳定性。假定飞行器的转动惯量已知，研究在所设计控制器作用下的姿态控制系统扰动特性，分别考虑了当扰动为常值和有界函数两种情况时，闭环系统的扰动特性，并给出了分析结论。仿真表明，对扰动的理论分析所做结论的正确性。