高超聲速飛行器俯沖制導(dǎo)技術(shù)半實(shí)物仿真方法研究.pdf

1、本文以具有大升阻比氣動(dòng)外形的高超聲速飛行器為研究對(duì)象，針對(duì)高超聲速飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真環(huán)境建設(shè)中涉及到的理論方法問(wèn)題，深入研究了相關(guān)的制導(dǎo)控制與仿真技術(shù)。
　　首先，介紹了擬建設(shè)的半實(shí)物仿真環(huán)境及其各組成部分，建立了仿真環(huán)境軟件系統(tǒng)需要的各類(lèi)數(shù)學(xué)模型。
　　其次，針對(duì)半實(shí)物仿真環(huán)境需要仿真驗(yàn)證的制導(dǎo)算法部分，以從制導(dǎo)角度解決高超聲速飛行器俯沖飛行過(guò)程中鉸鏈力矩過(guò)大問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，研究了考慮終端落角、終端入射方位角和終端

2、落點(diǎn)等多種約束條件下的鉸鏈力矩最優(yōu)俯沖制導(dǎo)方法。通過(guò)瞬時(shí)平衡假設(shè)建立了鉸鏈力矩與過(guò)載的聯(lián)系，在最優(yōu)制導(dǎo)的性能指標(biāo)中，以過(guò)載量間接表征鉸鏈力矩；選取過(guò)載為控制量，將俯沖段相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程化為顯含過(guò)載的狀態(tài)空間形式；利用最優(yōu)控制理論，以過(guò)載最小為性能指標(biāo)，引入偽控制量，推導(dǎo)了鉸鏈力矩最小的解析最優(yōu)制導(dǎo)律。
　　再次，針對(duì)半實(shí)物仿真環(huán)境需要考核的控制算法部分，研究了利用自抗擾技術(shù)來(lái)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)逆控制魯棒性的高超聲速飛行器高精度、強(qiáng)魯棒姿態(tài)控制方

3、法。利用動(dòng)態(tài)逆控制方法將高度非線性、強(qiáng)耦合的姿控模型進(jìn)行線性化和解耦處理，將原系統(tǒng)對(duì)消為偽線性系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)非線性誤差反饋控制律對(duì)偽線性系統(tǒng)進(jìn)行控制；針對(duì)模型中氣動(dòng)參數(shù)大偏差、內(nèi)外動(dòng)態(tài)干擾、未建模誤差等不確定性因素，設(shè)計(jì)了擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估計(jì)，然后給予補(bǔ)償。
　　進(jìn)而，結(jié)合已經(jīng)建成的半實(shí)物仿真軟硬件環(huán)境，開(kāi)展了制導(dǎo)算法的半實(shí)物仿真方法研究。分析了傳統(tǒng)三自由度仿真方法對(duì)高超聲速飛行器制導(dǎo)算法仿真驗(yàn)證存在的缺陷，提出了一種考慮

4、舵偏在仿真回路的新三自由度仿真方法，基于新的數(shù)學(xué)仿真方法研究了制導(dǎo)算法半實(shí)物仿真方法。通過(guò)仿真算例對(duì)新的三自由度仿真方法和半實(shí)物仿真方法的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證分析。
　　最后，對(duì)第三章推導(dǎo)的鉸鏈力矩最優(yōu)俯沖制導(dǎo)律進(jìn)行了不同仿真模式下的仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了制導(dǎo)律性能和鉸鏈力矩峰值最優(yōu)效果，實(shí)現(xiàn)了本文有關(guān)半實(shí)物仿真環(huán)境建設(shè)所需理論研究的閉合驗(yàn)證。
　　論文研究拓展了高超聲速飛行器制導(dǎo)控制理論與仿真技術(shù)，所提出的方法具備工程實(shí)用價(jià)值