题目：空空导弹越肩发射快速转弯段控制系统设计

越肩发射作为一种新型攻击方式，已成为新一代空空导弹的关键技术之一。本文以新一代空空导弹为背景，研究了基于直接力/气动力复合控制的越肩发射快速转弯段控制系统的设计问题。根据越肩发射的特点，提出了快速转弯的总体方案，该方案以优化生成的转弯轨迹作为控制指令，通过设计直接力/气动力复合控制系统实现对最优轨迹指令的快速跟踪，从而实现快速转弯；分析比较了两种直接力/气动力复合控制方案的优缺点，确定了适用于本文的控制方案。首次采用了非线性规划方法优化越肩发射转弯轨迹。采用一种改进的多重打靶法将轨迹优化问题转化为约束非线性规划问题，并应用广义乘子法和变尺度法求得最优转弯轨迹；该方法克服了传统间接优化方法需求解两点边值问题、鲁棒性差等缺点，仿真结果表明，该方法实现了导弹在约束条件下的最短时间转弯，且所得结果符合运动学规律。建立了基于直接力/气动力复合控制的空空导弹六自由度非线性模型，设计了基于时标分离原理的越肩发射快速转弯段复合控制系统结构。针对快、慢回路，分别基于动态逆和滑模控制方法设计了快速转弯控制律。对于动态逆控制鲁棒性较差的问题，设计了鲁棒分散控制器，以补偿逆误差，该控制器结构简单且不需要被控对象精确的数学模型；对于滑模控制，提出了一种改进的积分型切换面，避免了积分饱和现象发生，在此基础上设计了基于神经网络的自适应滑模控制结构，通过神经网络对不确定性及干扰的在线学习，克服了传统滑模控制需要已知不确定性界的缺点，在一定程度上削弱了抖振，最终仿真结果令人满意。设计了一种基于控制响应的直接力/气动力复合控制指令分配策略，通过在过渡态和稳态采用“优先原则”不同的指令分配算法，实现了控制性能和控制效益综合；采用“虚拟舵面”方式实现由力矩指令到执行机构控制量的指令反解。仿真结果表明，基于本文指令分配算法的直接力/气动力复合控制显著提高了响应的快速性，并增大了可用攻角，从而验证了本文所设计的复合控制系统的有效性。基于Matlab/Simulink开发了空空导弹越肩发射仿真平台，在此基础上进行了越肩发射快速转弯段的全过程仿真，仿真结果表明，本文所提出的越肩发射快速转弯方案及方法是可行的，所设计控制系统可实现越肩发射的快速转弯。