直_气复合控制拦截弹控制策略研究

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1、硕士学位论文直/气复合控制拦截弹控制策略研究RESEARCHONCONTROL&STRATEGYMETHODOFSIDE-JET&AERODYNAMICFINSCOMPOUNDOFINTERCOPTORMISSILE纪彦宇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V448.21学校代码：10213国际图书分类号：629.7:629.03密级：公开工程硕士学位论文直/气复合控制拦截弹控制策略研究硕士研究生：纪彦宇导师：荆武兴教授申请学位：工程硕士学科、专业：航天工程所在单位：航天工程系答辩日期：2018年6月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.21U.D.C:629.7:629.03DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCONTROL&STRATEGYMETHODOFSIDE-JET&AERODYNAMICFINSCOMPOUNDOFINTERCOPTORMISSILECandidate：JiYanyuSupervisor：Prof.JingWuxingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEnginee

3、ringSpeciality：AerospaceEngineeringAffiliation：Dept.ofAerospaceEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要面对日益增强的现代空中威胁，精确制导武器、高超声速飞行器以及大机动能力的弹道导弹的投入使用，传统拦截弹的碎片杀伤方式由于能量不足难以对目标造成破坏，导致突防概率大幅提高，这都对防空拦

4、截技术提出了更苛刻的要求，传统的气动舵控制存在舵偏角限制和延迟，已经不能满足现代精确拦截的要求，在弹体上加装姿控发动机可以显著提高导弹的响应速度和机动能力，实现“趋零脱靶量”的碰撞杀伤，本文对姿控式直/气复合控制拦截弹进行设计，论文的工作主要包括：第一，姿控式直接力/气动力复合控制拦截弹动力学精确建模。通过气动软件计算出了导弹飞行过程中的气动参数并进行插值拟合，考虑地球的自转和扁率在北天东系下建立导弹的质心动力学方程，在准弹体系下建立导弹转动运动动力学方程，进行了无控导弹的仿真验证，验证了导弹模型的正确性及稳定性，为后

5、文的设计奠定了基础。第二，姿控式直接力/气动力复合控制拦截弹控制律设计。首先从工程实际出发，基于经典控制理论对角度进行小量化假设从而实现了方程的近似解耦，设计了直/气复合控制律，分析了系统的稳定性并给出了仿真验证；然后，基于逆系统理论设计了直/气复合动态逆控制律，针对动态逆控制对模型敏感的缺点设计了扩张状态观测器，仿真结果验证了控制系统设计的合理性。第三，姿控式直接力/气动力复合控制点火策略研究。给出了姿控发动机模型，针对传统点火策略的不足，考虑弹体自旋直接力分量的影响对点火策略进行了重新设计，提出了基于指令分解的点火

6、策略和误差补偿叠加点火策略，通过仿真验证了所设计方法的有效性。第四，姿控式直接力/气动力复合控制拦截弹制导控制系统仿真。首先，为了保证拦截精度，结合自抗扰理论中的跟踪微分器提出一种基于弹目视线角加速度的制导律；然后针对再入弹道导弹、蛇形机动高超声速飞行器分别进行了拦截仿真，对两种控制规律进行比较分析；考虑惯导系统的常值-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文漂移和导引头的测量误差，在两个元件中加入高斯白噪声，对系统进行6DOF的仿真，验证了制导控制系统的鲁棒性。关键词：直/气复合控制；拦截弹；经典控制；动态逆；扩张状态观测

7、器；点火策略-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInthefaceofincreasinglyfiercethreatfromtheair.Withtheuseofprecision-guidedweapons,hypersonicvehiclesandlargemaneuverableballisticmissiles,thefragmentationofthetraditionalinterceptorisdifficulttodestroythetargetduetotheenergylimit

8、ed,whichleadtoincreasetheprobabilityofpenetration.Allofthesetheatsimposemorestringentairdefenseinterceptiontechnology.Thetraditionalaerodynamicfinscontrolhastherestri