带有终端角度和攻击时间约束的协同制导律设计

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1、硕士学位论文带有终端角度和攻击时间约束的协同制导律设计DESIGNOFCOOPERATIVEGUIDANCELAWSWITHCONSTRAINTSONIMPACTTIMEANDTERMINALANGLES方研哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TJ765学校代码：10213国际图书分类号：623密级：公开工学硕士学位论文带有终端角度和攻击时间约束的协同制导律设计硕士研究生：方研导师：马克茂教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：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Classif

2、iedIndex:TJ765U.D.C:623DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFCOOPERATIVEGUIDANCELAWSWITHCONSTRAINTSONIMPACTTIMEANDTERMINALANGLESCandidate：FangYanSupervisor：Prof.MaKeMaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAf

3、filiation：ControlandSimulationCenterDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着现代反导技术及电磁干扰技术的飞速发展，各军事强国均致力于发展完善本国的反导系统，综合一体化的防御体系已经逐渐形成，所以单一导弹的突防面临着更加严峻的挑战。对于反舰导弹，除了研发新技术提高导弹自身的机动性、隐身性、抗干扰性等性质，多弹协同攻击的作战策略也是人们研究

4、的重点。协同攻击实现突防的关键是实现多导弹按照特定的攻击角度同时与目标遭遇，因此对制导律提出了终端角度和攻击时间的约束。本文针对此问题开展研究，主要研究内容包含以下几点。首先，建了立三维制导模型并且对制导问题进行描述，之后将带有攻击时间和终端角度约束的协同制导问题转化为终端时刻固定并带有终端状态约束的非线性最优控制问题。而由于其中某一约束条件是无法实现的，导致优化问题无法直接求解，之后通过建立弹目相对运动模型，将优化问题转化为等价的可直接求解的优化控制问题，为后续的研究工作奠定基础。其次，利用直接法对之前得到的最优控制问题进行

5、求解。首先利用高斯伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题，之后利用序列二次规划法对非线性规划问题进行求解，在给出了求解二次规划子问题与求解原问题等价的证明之后介绍了一般形式的序列二次规划算法，并且给出了该算法全局收敛性和超线性收敛性的结论及证明，最后又分析了在收敛性中出现的Maratos效应及相应的解决方法。再次，应用预测控制的思想，采用滚动时域方法，通过实时在线求解最优控制问题来完成导弹制导律的闭环实现，克服了开环制导律中的缺点，并且获得了较强的鲁棒性和抗干扰性。在对预测控制方法进行简单介绍之后基于此方法设计出了闭环制导律

6、，并且给出有限时域反馈系统解的存在性和唯一性定理以及全局稳定性的定理。最后，针对所设计的制导律进行了仿真验证，仿真结果验证了本文方法的可行性。关键词：协同制导；高斯伪谱法；序列二次规划法；预测控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofmodernanti-missiletechnologyandelectromagneticjammingtechnology,militarycountriesarecommittedtodevelopingandimprovingtheir

7、anti-missilesystems,defensesystemswithcomprehensiveintegrationhavebeengraduallyformed.Asaresult,thepenetrationwithsinglemissileisfacedwithmoreseverechallenges.Foranti-shipmissiles,besidestheresearchonnewtechnologiestoimprovemissiles'maneuverability,stealth,jammingim

8、munity,cooperativeattackstrategiesofmultiplemissilesalsodrawmuchresearchattention.Thekeyofcooperativeattackstrategiesistorealizethatmultip