主動(dòng)防御空間小型飛行器制導(dǎo)及控制方法研究

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1、碩士學(xué)位論文主動(dòng)防御空間小型飛行器制導(dǎo)及控制方法研究RESEARCHONGUIDANCEANDCONTROLMETHODOFACTIVEDEFENSESMALLSPACEVEHICLE馬碩哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào):TJ765學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書分類號(hào):623.4密級(jí):公開工學(xué)碩士學(xué)位論文主動(dòng)防御空間小型飛行器制導(dǎo)及控制方法研究碩士研究生:馬碩導(dǎo)師:周荻教授申請(qǐng)學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:控制科學(xué)與工程所在單位:航天學(xué)院答辯日期:2018年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TJ765U.D.C:623.4Dissertationfort

2、heMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONGUIDANCEANDCONTROLMETHODOFACTIVEDEFENSESMALLSPACEVEHICLECandidate:MaShuoSupervisor:Prof.ZhouDiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ControlScienceandEngineeringAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institu

3、tion:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中,彈道導(dǎo)彈有著重要的地位,隨著導(dǎo)彈技術(shù)的提高,導(dǎo)彈攔截與反攔截成為導(dǎo)彈研究的重要方向之一。許多攔截及反攔截方法隨之產(chǎn)生,開展突防技術(shù)、突防裝置和突防戰(zhàn)術(shù)的研究,對(duì)于提高彈道導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的效能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。很多制導(dǎo)律都存在系統(tǒng)建模誤差魯棒性較差和對(duì)外部干擾敏感等不足等問(wèn)題,難以在工程上實(shí)現(xiàn)。多模自適應(yīng)估計(jì)器需要假設(shè)攔截導(dǎo)彈的制導(dǎo)律和制導(dǎo)參數(shù)在有限的集合中選取,受濾波器個(gè)數(shù)限制。由于PN制導(dǎo)律應(yīng)用廣泛,因此本文假設(shè)敵方攔截導(dǎo)彈采用該制導(dǎo)律,但不知道其制導(dǎo)參數(shù),采用多模

4、型濾波器來(lái)進(jìn)行辨識(shí)進(jìn)而設(shè)計(jì)制導(dǎo)律。本文以主動(dòng)防御飛行器的制導(dǎo)與控制為背景,建立了目標(biāo)飛行器、攔截導(dǎo)彈和主動(dòng)防御飛行器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型;考慮敵方攔截導(dǎo)彈為比例制導(dǎo)規(guī)律但未知具體參數(shù)情況,針對(duì)目標(biāo)飛行器和主動(dòng)防御飛行器分別設(shè)計(jì)了IMM濾波器和Kalman濾波器,用于獲得攔截導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)信息,并設(shè)計(jì)了3種基于Supertwisting控制方法的制導(dǎo)律;在目標(biāo)飛行器不機(jī)動(dòng)和做正弦機(jī)動(dòng)兩種場(chǎng)景下,對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器與制導(dǎo)律的性能進(jìn)行了MonteCarlo仿真測(cè)試與比較,并制作了三段動(dòng)畫演示,取得了較好效果。另外,針對(duì)主動(dòng)防御飛行器姿態(tài)控制問(wèn)題,采用四元數(shù)描述的姿態(tài)控制系統(tǒng)模型,設(shè)計(jì)了變結(jié)構(gòu)姿態(tài)控制

5、律,并應(yīng)用粒子群算法對(duì)該姿態(tài)控制律的參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu),尋優(yōu)結(jié)果顯著地減少姿態(tài)控制系統(tǒng)的能量消耗。關(guān)鍵詞:主動(dòng)防御;制導(dǎo)律辨識(shí);滑??刂?;姿態(tài)控制;粒子群尋優(yōu)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractBallisticmissileplaysanimportantroleinthefuturewar.Withtheimprovementofmissiletechnology,missileinterceptionandanti-interceptionbecomeoneoftheimportantresearchdirectionsofmissile.Manyguidancel

6、awshavesomeproblemssuchaspoorrobustnessofsystemmodelingerrorandsensitivitytoexternalinterferenceandsoon,whicharedifficulttoimplementinengineering.Themultimodeadaptiveestimatorneedstoassumethattheguidancelawandguidanceparametersoftheinterceptormissileareselectedinafiniteset,whichislimitedbythen

7、umberoffilters.DuetothewideapplicationofPNguidancelaw,thispaperassumesthattheenemyinterceptormissileadoptsthisguidancelaw,butdoesnotknowitsguidanceparameters,andusesmulti-modelfiltertoidentifyanddesigntheguidancelaw.Basedontheguidancean

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