H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

一、H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用(论文文献综述)

崔家明[1](2020)在《基于NMPC的飞行器过载自动驾驶仪设计》文中研究表明随着空战中攻防对抗技术的持续发展,现有导弹的性能已难以满足越来越多的技战术要求,需要设计具有更高性能的空空导弹,而空空导弹自动驾驶仪则是关系到导弹飞行成败的关键系统之一。过载自动驾驶仪的任务是根据过载指令准确地对导弹进行控制,进而击中目标。空空导弹模型具有非线性和时变性的特点,同时在飞行过程中还受到各种扰动的影响,控制量也存在约束。针对上述问题建立空空导弹的精确模型,设计控制精度高鲁棒性强的过载自动驾驶仪具有重要意义。本文以空空导弹为研究背景,开展动力学建模和先进过载自动驾驶仪的设计工作,具体研究内容如下:1.建立了空空导弹的精确数学建模。首先建立了各种坐标系和推导了相应的转换矩阵,然后基于导弹的工作原理分析了作用于弹体上的力和力矩并建立了导弹的动力学运动学方程,最后给出了精确的导弹姿态控制数学模型。为接下来的控制器设计以及仿真奠定了基础。2.设计了空空导弹过载自动驾驶仪。针对空空导弹非线性强,存在各种约束和外部扰动的特点,提出一种基于广义扩张状态观测器和模型预测控制的过载自动驾驶仪设计方法。其中广义扩张状态观测器用于观测并补偿外部扰动和模型偏差;而模型预测控制基于补偿后的模型进行设计,可以在保证在满足各种约束和限制的前提下优化系统的综合控制性能。仿真结果表明,与传统的基于PI校正的两回路过载自动驾驶仪相比,基于广义扩张状态观测器和模型预测控制的过载自动驾驶仪对导弹的过载控制性能有很大的提升。3.开展了过载自动驾驶仪的优化设计。针对模型预测控制算法计算量大,实时性较差的问题,从多个方面进行优化设计。首先,采用函数预测控制代替模型预测控制,将优化变量从控制序列变成基函数的权重,减少优化变量个数。然后针对传统二次规划的求解时间过长问题,引入了障碍内点法和简化对偶神经网络模型两种快速求解算法,并结合具体问题对障碍内点法进行了改进,显着缩短了求解时间。对比仿真结果表明,两种改进方案均能在保证控制性能的前提下提高实时性,降低平均计算时间。其中,改进障碍内点法在计算时间消耗方面优势更加明显,更适合在导弹控制系统中应用。

马珍珍[2](2019)在《基于群智能优化的空空导弹鲁棒PID控制器设计》文中认为空空导弹作为现代空战中的主要武器,其性能的高低成为决定空战胜负的重要因素。目前,新一代导弹面临诸如非线性特性、通道耦合和各类不确定性等控制难题,采用经典控制理论设计的控制器已经难以解决,而采用H∞和μ综合等传统鲁棒控制方法设计的控制器存在阶次过高难以工程化应用的问题。本文以经典PID控制器作为系统控制结构,在控制系统设计中考虑系统的鲁棒性能指标,并且采用群智能优化中的非支配排序化学反应优化算法优化控制器参数,以完成鲁棒PID控制器设计。首先,本文建立了样例空空导弹非线性数学模型并对其进行了配平线性化,对各特征点线性化模型进行了操稳性分析、基于奇异值曲线的频域分析和对象不确定性分析,为后续鲁棒PID控制器的设计提供了基础。其次,通过对线性模型纵向通道的鲁棒控制器设计获取权函数,权函数在鲁棒PID控制器设计过程中用于计算鲁棒性指标。由于权函数的选取没有一般性的理论指导,因此提出群智能优化中的化学反应优化算法优化设计满足控制要求的权函数。再次,在Raytheon驾驶仪控制结构下,同时考虑闭环系统鲁棒性,应用上述优化所得权函数完成样例空空导弹鲁棒PID控制器设计。并且提出了一种非支配排序化学反应优化算法用于控制器参数的优化设计,针对H∞和μ综合控制方法的特点分别对算法进行了改进,并从时域和频域分别分析了鲁棒PID控制器的性能。最后,采用样例空空导弹非线性六自由度模型,对闭环系统的控制性能进行了综合仿真验证。通过参数插值方法得到了特征点间的控制参数,采用给定典型输入信号验证了系统的标称性能,并对其气动参数的主项和交叉项进行拉偏以验证其鲁棒性能。仿真结果表明,本文提出的基于群智能优化方法所设计的样例空空导弹鲁棒PID控制器性能满足要求。

赵昱[3](2019)在《新型导弹的BTT/STT切换控制研究》文中研究指明现代中远程超视距空对空导弹普遍具备远射程,高机动的特点。为实现战术要求,导弹推进系统常选用固体冲压发动机来增加射程。由于传统的侧滑转弯(STT)技术对攻角有较大的限制以及大侧滑角可能会导致发动机工作异常,现代中远程空空导弹普遍采用倾斜转弯(BTT)控制技术。而BTT控制同样存在一些不足,比如耦合问题严重,动态响应时间较慢。本文就是针对这一问题,提出BTT/STT切换控制思想进行探究。论文首先建立了导弹控制系统的数学模型,并根据不同的控制模式进行了线性化,并根据数学模型进行了仿真验证,仿真数据验证了模型线性化的合理性。然后,按照经典控制理论,设计了导弹基于STT控制的自动驾驶仪和基于BTT控制的自动驾驶仪。STT控制方式下,本文在采用传统的三通道解耦的基础上,设计了各通道独立的控制器。对于BTT控制,则在三通道自动驾驶仪独立设计的基础上加入了协调支路,用于抑制通道间的耦合。并运用MATLAB/Simulink进行三通道联合仿真,仿真结果表明,所设计的自动驾驶仪方法简单,易于实现,具有良好的响应特性。进而根据STT、BTT控制的各自特点,提出了BTT/STT切换控制的原则,并设计了切换算法。最后,针对提出的BTT/STT切换方法,进行了建模仿真分析。仿真结果表明,相对于硬切换,按照所提出的切换算法,其切换过程更加平稳,有利于减小执行机构和弹体受到的冲击。

张璐[4](2018)在《小型精确制导弹药控制器设计方法研究》文中研究指明本文依托小型精确制导弹药控制技术需求,重点研究了不同结构的过载自动驾驶仪的时域、频域性能与参数设计方法,为我国相应制导弹药的研发提供理论依据。论文以轴对称气动布局的制导弹药为研究对象,建立了过载自动驾驶仪设计的线性化弹体控制系统数学模型,运用状态空间和传递函数的形式表征弹体系统,并分析了正常式布局和鸭式布局对传递函数所产生的影响。分析了传统的两回路过载自动驾驶仪的结构,分别运用时域方法、频域方法来解算自动驾驶仪的结构参数,并运用计算机仿真法来分析系统性能。其中,重点推导了基于幅相裕度的两回路过载驾驶仪参数设计方法,并给出了算法步骤。同时将最佳设计结果运用至两种气动布局下,分析气动布局对自驾仪系统的影响。分析了传统的三回路过载自动驾驶仪的结构,分别运用极点配置法、幅相裕度法对三回路结构参数进行求解,对比分析了不同设计结果下的三回路驾驶仪时频特性及鲁棒性,进而说明结构参数对整体性能的影响。运用模型参考自适应控制理论,设计了制导弹药的模型参考自适应自动驾驶仪。介绍了基于Lyapunov理论的模型参考自适应控制方法,并给出了两种不同的自适应结构。因阻尼回路最接近弹体,不确定性和干扰更多,故将模型参考自适应结构来控制阻尼回路。对比了传统两回路过载自驾仪和模型参考自适应自驾仪的时域性能,并说明了参数影响。进一步研究了模型参考自适应控制方法的改进方法——L1自适应控制方法,并将其运用到过载自动驾驶仪当中。介绍了L1自适应控制器结构,并给出了设计方法。通过仿真,对气动参数拉偏来说明所设计的L1自适应自动驾驶仪的鲁棒性能,并对比分析了两回路、三回路、模型参考自适应、L1自适应自动驾驶仪性能,最后分析了L1自适应驾驶仪的系统参数对系统性能的影响。

常栋晖[5](2018)在《静不稳定滚转弹双通道自动驾驶仪设计》文中指出本文以双通道静不稳定滚转弹为研究对象,导弹采用滚转可以减小发动机推力偏心、气动不对称、质量偏心等对弹道散布的影响;采用双通道控制可以增加控制效率;采用静不稳定结构可以增强导弹的机动性。这对导弹控制系统性能提出了很高的要求,本文将主要对静不稳定滚转弹双通道控制系统进行研究,具体内容如下:首先,对防空导弹、反坦克导弹和制导炮弹等一系列导弹的发展历程和趋势进行了概述,并总结了滚转导弹的发展现状及国内外对滚转导弹控制理论的研究现状。其次,针对双通道滚转导弹建立了一体化数学模型,采用小扰动线性法建立了滚转弹状态空间方程,推导出弹体传递函数矩阵。并对导弹的静稳定性的判别进行了介绍,通过零极点图对滚转导弹的稳定性进行了分析。然后,对滚转弹的耦合效应包括气动耦合、惯性耦合和控制耦合的形成原因进行了分析,并对滚转弹在陀螺效应和马格努斯效应影响下的动稳定性进行了研究。针对控制耦合效应,采用了前馈补偿法、超前安装角法和前置反馈补偿法对耦合进行了解耦。接着,为了对静不稳定滚转弹进行控制,改善弹体动态特性,设计了两回路和三回路过载自动驾驶仪。在对控制耦合进行解耦的基础上,忽略惯性耦合和气动耦合,对单通道两回路和三回路驾驶仪分别采用频域解析法和极点配置法进行了设计;采用极点配置法,对两回路驾驶仪进行了双通道一体化设计。仿真结果表明一体化设计的驾驶仪抑制耦合的能力更强。此外针对单通道的两回路和三回路驾驶仪,分别分析了不同静稳定性下的加速度和舵指令响应情况、设计参数随截止频率的变化趋势,并对弹体的稳定边界进行了分析。最后,对全弹道进行了仿真,并将设计完成的自动驾驶仪控制律写入DSP中,与仿真机进行了通信仿真,进行了工程上的初步验证。

檀望春[6](2017)在《高超声速飞行器直接力/气动力复合控制研究》文中提出本文以高空中高超声速飞行器为背景,针对飞行器在高空飞行过程中面临的随着高度增加、空气密度减小产生的飞行器气动力不足的问题进行研究,采用直接力/气动力复合控制技术进行高空高超声速飞行器控制系统设计,为了进一步提高驾驶仪的跟踪性能和提高飞行器高空飞行中抗干扰能力,采用了先进滑模变结构控制理论进行气动驾驶仪的设计和仿真分析研究。文章首先梳理了高超声速飞行器的发展动态,完成了对国外高超声速飞行器发展的调研,对国外先进直接力/气动力复合控制发展和滑模变结构控制算法进行了综述,在此基础上确定了本文的研究对象——基于直接力轨控的高空拦截弹。建立了轨控直接力/气动力复合六自由度飞行器数学模型,结合小扰动理论和“系数冻结法”对飞行器纵向运动数学模型进行线性化处理。其次,对导弹自动驾驶仪的功能和组成进行介绍,推导了弹体传递函数,分析驾驶仪设计的性能指标,采用极点配置的方法进行了典型三回路过载驾驶仪的设计并采用拦截弹在高空弹道特征点数据进行仿真分析,结果表明所设计的气动三回路驾驶仪能够很好的完成指令响应,并将此作为直接力/气动力复合控制系统的气动力控制子系统模型。然后,文章设计了一种Bang-Bang结构的直接力控制器,基于该控制器设计了直接力控制系统。对两种直接力/气动力复合控制策略进行分析研究,再次基础上完成了直接力/气动力复合控制系统设计,以拦截弹为对象进行了直接力/气动力复合制导控制系统的轨迹仿真。仿真表明采用直接力/气动力复合控制能够有效的解决导弹高空气动力不足的问题,提高导弹的攻击精度;对比两种复合控制策略,得出优先采用直接力控制策略,在过载不足情况下再采用气动力控制能够有效提高拦截弹命中精度的结论。最后,为了增强高超声速飞行器飞行过程的鲁棒性和提高控制系统快速响应的能力进行了滑模变结构驾驶仪设计研究,首先介绍了滑模变结构控制的基本原理和滑模变结构控制律设计方法,对滑模变结构控制的不变性进行了分析,然后分别进行了典型结构滑模驾驶仪设计和模型参考滑模驾驶仪设计,采用高超声速飞行器高空飞行的特征点参数分别进行了两种方法的仿真分析。仿真分析揭示了变结构控制系统虽然具有不变性的特点,抗干扰能力强,但是存在控制器切换频率高,系统抖振情况剧烈等问题。

姜欢[7](2017)在《凸优化方法在导弹轨迹优化与制导控制中的应用》文中研究说明现代战争对战术类导弹武器在高速度、高精度、远程打击能力方面的要求越来越高,同时导弹打击任务的多样化和复杂化使得导弹朝着信息化和智能化的方向发展。相应的制导与控制系统的设计将面临诸多挑战。导弹飞行环境变化剧烈,飞行范围跨度大,并且攻击任务正从单一化向着协同化的方向发展,具有自适应飞行控制能力和在线轨迹规划能力已经成为下一代信息化导弹的共同要求。因此,本文围绕导弹自适应控制和快速轨迹规划两个方面开展研究工作。首先,根据牛顿刚体运动学与动力学原理建立导弹的力学模型,并在一定的假设条件下对模型进行简化进而建立被控对象动力学模型以及轨迹优化的弹道运动学模型。立足于鲁棒增益调度方法设计了导弹的解耦控制器,并通过凸优化方法的实时增益解算仿真验证了控制器的有效性。为后续战术导弹质心模型下的轨迹优化和多约束协同制导的简化研究奠定了技术基础。其次,针对凸优化算法的稳健和高效性特点,研究一种基于凸优化方法的弹道优化算法。通过对弹道优化问题的凸化和离散化,得到了与原问题等价且具有全局最优性的序列弹道凸优化算法。数值计算结果证明了该算法的正确性和有效性;考虑到弹道飞行中的扰动,采用了一种新的偏差计算方法,在此基础上设计鲁棒增益调度弹道跟踪控制器。仿真结果证明了跟踪控制器的有效性和该偏差计算方法的优越性。最后,围绕多约束下的协同制导问题,以视线距离为自变量,进而使得剩余飞行时间作为新状态量加以考虑。通过序列凸优化方法对具有落角、前置角和飞行时间约束的制导律优化问题进行求解,同时在“leader-follower”架构下进行协同制导的仿真研究,数值计算结果表明了该算法在多约束协同制导律优化方面的正确性和有效性。

单喜清[8](2017)在《远程空空导弹建模和自动驾驶仪设计方法研究》文中提出现代空战中,战斗机的作战效能日益依赖于预警机的搜索、监视和指挥引导功能。此外,随着预警机侦测距离的增加,对其实施打击日渐困难。远程空空导弹作为对抗远程预警机的一种有效手段越来越受到各军事研究机构的重视。为了评估远程空空导弹的作战效能,开展其气动建模、弹道仿真和自动驾驶仪设计等内容的研究具有重要意义。远程空空导弹作战过程具有飞行包线范围较大、弹道参数变化剧烈、气动参数强不确定性等特点,针对上述问题,建立精确的远程空空导弹动力学和气动模型,设计具有较高控制精度和较强鲁棒性的过载自动驾驶仪成为空空导弹面临的关键问题。本论文以远程空空导弹为背景,开展动力学和气动建模、三自由度弹道仿真以及先进的过载自动驾驶仪设计等工作,具体研究工作如下:1、以远程空空导弹为研究背景,定义坐标系,给出坐标系转换关系,推导空空导弹数学模型,包括质心运动模型和绕质心运动模型,目标运动模型,导弹与目标之间的相对运动模型,为后续弹道仿真和自动驾驶仪设计提供模型基础;2、基于工程估算法建立远程空空导弹气动计算模型,给出多种状态下的远程空空导弹气动力与力矩系数、质量参数、压力中心等参数;开展三自由度弹道仿真研究,为后续自动驾驶仪的特征点选择提供弹道基础。3、开展远程空空导弹过载自动驾驶仪设计研究,设计两种自动驾驶仪:1)基于极点配置的两回路PI校正自动驾驶仪,给出了远程空空导弹三通道动力学解耦线性化的方法,基于极点配置的PI校正设计流程和原理,结合选定弹道特征点给出过载自动驾驶仪设计结果,并开展仿真研究;2)基于?综合的鲁棒自动驾驶仪,应用鲁棒控制原理,设计控制器结构,进行了鲁棒稳定性分析,利用μ综合方法设计鲁棒自动驾驶仪。仿真分析结果表明了所设计的两种自动驾驶仪有效性,满足设计指标要求。

于昌平[9](2016)在《滑翔增程飞行器制导控制方法研究》文中研究表明随着控制技术的日益发展,滑翔飞行器由于其升阻比大、射程远的特点,在战场上的中远程精确打击中,有着广泛的运用。本文以机载无动力BTT滑翔增程飞行器为研究对象,对其BTT制导控制系统进行了研究设计。首先,对被控BTT滑翔增程飞行器的结构特点进行分析,根据其受力和力矩的情况,建立其弹体动力学和运动学模型,基于一定的假设条件对数学模型进行了简化,并分析了各通道间的耦合关系。其次,稳定回路自动驾驶仪的设计。对三通道的自动驾驶仪进行独立设计,其中俯仰通道采用了经典控制法和自适应控制法,偏航通道和滚转通道均采用了经典控制法,再在偏航通道中引入协调支路,进行协调回路设计,并对设计结果进行仿真分析。然后,制导回路中制导律的设计。针对BTT控制带落角约束的要求,建立俯仰平面内导弹-目标的相对运动模型,在俯仰平面内,分别对偏置比例导引律、滑模变结构制导律、以及二次型最优制导律进行了推导、仿真和分析。最后,设计六自由度弹道仿真程序,通过六自由度的全弹道数学仿真对所设计的自动驾驶仪和制导律进行性能验证。仿真结果表明,所设计的制导控制系统在稳定性、落点精度以及落角方面,均满足设计要求。

段宇婷[10](2016)在《巡航导弹制导控制系统设计》文中进行了进一步梳理随着现代军事技术的快速发展,未来信息战争对战术导弹的打击精度和机动性等提出了更高的要求。传统的STT控制方式已经不能很好地满足设计要求。在这种情况下,BTT控制方式由于具有气动效率高、射程远等优势而受到关注并迅速发展。本文以巡航导弹、布撒器为背景,针对BTT导弹的制导控制系统进行了学习和工程化探索。论文首先总结了BTT导弹的国内外发展情况和特点,将BTT导弹与STT导弹进行了比较分析,紧接着总结了BTT控制技术的应用现状和目前面对的问题,并对BTT的发展前景进行了分析。以BTT-90为研究对象,建立了导弹的非线性数学模型。在考虑各种耦合的情况下,将数学模型线性化并解耦。此外,推导了导弹运动的状态空间表达式和传递函数,为驾驶仪的设计奠定基础。讨论了常用于BTT驾驶仪设计的三种协调转弯方法,分析它们的优缺点。对两回路、三回路过载驾驶仪的结构特点进行了详细介绍并提出了设计方法。分别设计了两回路和三回路的俯仰和偏航过载驾驶仪,设计了两回路滚转驾驶仪。仿真分析了三通道快速性对系统的影响。最后,引入所有的耦合项,对比了引入耦合前后的驾驶仪响应曲线并分别分析各个耦合对驾驶仪的影响。提出了奇异性的概念。用数学方法分析了奇异性产生的根本原因。针对小信号下滚转角跳变的现象提出了两种解决策略:线性插值平滑算法和BTT/STT混合控制。在对两种策略进行分析的基础上,仿真分析,验证其有效性。

二、H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用(论文提纲范文)

(1)基于NMPC的飞行器过载自动驾驶仪设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 导弹控制系统研究现状
        1.2.2 快速模型预测控制算法研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第2章 空空导弹数学建模
    2.1 引言
    2.2 坐标系的定义与转换
    2.3 作用在导弹上的力和力矩
    2.4 空空导弹运动方程
    2.5 空空导弹姿态模型
    2.6 本章小结
第3章 空空导弹过载自动驾驶仪设计
    3.1 引言
    3.2 传统过载自动驾驶仪设计
    3.3 基于GESO+MPC的过载自动驾驶仪设计
        3.3.1 广义扩张状态观测器的设计
        3.3.2 模型预测控制原理
        3.3.3 模型预测控制器的设计
    3.4 仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 过载自动驾驶仪的改进设计
    4.1 引言
    4.2 改进方案结构设计
    4.3 预测函数控制器设计
    4.4 改进障碍内点法设计
        4.4.1 障碍内点法基本原理
        4.4.2 改进障碍内点法设计
    4.5 简化对偶神经网络设计
    4.6 仿真验证
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(2)基于群智能优化的空空导弹鲁棒PID控制器设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外发展及现状
        1.2.1 空空导弹发展历史及现状
        1.2.2 空空导弹控制方法研究现状
        1.2.3 群智能优化算法的发展历程及现状
    1.3 论文研究基础
    1.4 论文研究的关键问题
    1.5 论文章节安排
第二章 导弹数学模型及对象特性分析
    2.1 导弹运动常用坐标系及力学基础
        2.1.1 导弹运动分析的常用坐标系
        2.1.2 导弹运动所受的力与力矩
        2.1.3 导弹执行机构模型
    2.2 导弹六自由度运动方程组
    2.3 对象特性分析
        2.3.1 配平与线性化数学模型
        2.3.2 纵向运动特性分析
        2.3.3 横侧向运行特性分析
    2.4 不确定性分析
    2.5 本章小结
第三章 导弹鲁棒控制器设计与优化
    3.1 鲁棒控制方法概述
        3.1.1 H_∞混合灵敏度方法概述
        3.1.2 μ 综合方法概述
        3.1.3 鲁棒控制方法权函数选取原则
    3.2 控制性能指标需求描述
    3.3 基于化学反应优化算法导弹鲁棒控制器优化设计
        3.3.1 标准化学反应优化算法
        3.3.2 H_∞混合灵敏度控制器设计
        3.3.3 μ 综合控制器设计
    3.4 本章小结
第四章 多目标优化的导弹鲁棒PID控制器设计
    4.1 多目标优化问题
    4.2 非支配排序化学反应优化算法
        4.2.1 非支配排序算法
        4.2.2 拥挤度计算
        4.2.3 带精英策略的非支配排序化学反应优化算法
        4.2.4 测试函数
        4.2.5 性能评估指标
        4.2.6 算法参数设置
        4.2.7 测试结果分析
    4.3 样例导弹鲁棒PID控制器参数设计
    4.4 H_∞-PID控制器算法改进策略
    4.5 导弹H_∞-PID控制器参数优化
    4.6 μ-PID控制器算法改进策略
    4.7 μ-PID控制器参数优化
        4.7.1 μ-PID控制系统频域分析
        4.7.2 μ-PID控制系统时域仿真与分析
    4.8 本章小结
第五章 导弹控制系统仿真验证
    5.1 三通道线性化模型仿真验证
    5.2 六自由度非线性模型仿真验证
        5.2.1 标称性能验证
        5.2.2 鲁棒性能验证
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文主要工作内容总结
    6.2 论文后续工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(3)新型导弹的BTT/STT切换控制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景、研究的目的和意义
    1.2 STT控制技术特点及国内外发展状况
    1.3 BTT控制技术特点及国内外发展状况
        1.3.1 BTT导弹特点及发展
        1.3.2 BTT导弹控制系统研究现状
        1.3.3 BTT/STT复合控制技术
    1.4 论文主要研究内容
第2章 导弹控制系统数学模型
    2.1 常用坐标系定义与弹体动力学基本方程
        2.1.1 常用的坐标系
        2.1.2 角度定义及坐标系转换
        2.1.3 弹体动力学基本方程
    2.2 导弹控制模型的建立
        2.2.1 质心运动的控制方程
        2.2.2 绕质心运动的控制方程
        2.2.3 动力系数的定义
        2.2.4 STT和 BTT控制线性方程组
    2.3 本章小结
第3章 STT和 BTT的自动驾驶仪设计与分析
    3.1 导弹控制原理
    3.2 弹体动态特性分析
        3.2.1 三通道的弹体传递函数
        3.2.2 弹体特性分析
        3.2.3 弹体耦合分析
    3.3 STT自动驾驶仪设计
        3.3.1 俯仰及偏航通道自动驾驶仪设计
        3.3.2 滚转通道自动驾驶仪设计
    3.4 BTT自动驾驶仪设计
        3.4.1 不计耦合的三通道自动驾驶仪设计
        3.4.2 BTT协调回路设计
    3.5 导弹自动驾驶仪三通道联合仿真
        3.5.1 STT控制的三通道联合仿真
        3.5.2 BTT控制的三通道联合仿真
    3.6 本章小结
第4章 BTT/STT切换控制研究
    4.1 BTT/STT复合工作模式
    4.2 BTT/STT控制模式切换逻辑
        4.2.1 以总过载指令为依据的切换原则
        4.2.2 导弹飞行末端BTT/STT切换原则
        4.2.3 BTT/STT切换控制算法
    4.3 BTT/STT切换控制仿真
    4.4 本章小结
第5章 结论
    5.1 论文工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢

(4)小型精确制导弹药控制器设计方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国外小型精确制导弹药发展现状
        1.2.1 典型型号代表
        1.2.2 小型精确制导弹药未来发展趋势
    1.3 小型精确制导弹药控制器发展历程及研究现状
    1.4 论文的内容结构与主要贡献
        1.4.1 论文的内容结构
        1.4.2 论文的创新点与主要贡献
第2章 小型精确制导弹药模型构建
    2.1 引言
    2.2 坐标系定义
    2.3 制导弹药的动力学模型
    2.4 弹体运动的状态空间和传递函数表示
        2.4.1 弹体系统的二维状态空间表示
        2.4.2 弹体系统的三维状态空间表示
        2.4.3 弹体系统的传递函数表示
    2.5 气动布局对传函影响分析
    2.6 本章小结
第3章 基于根轨迹和幅相裕度的两回路过载自驾仪设计
    3.1 引言
    3.2 基于根轨迹的两回路驾驶仪参数解析法
    3.3 基于幅相裕度的两回路驾驶仪参数解析法
        3.2.1 经典两回路过载驾驶仪频域特性分析
        3.2.2 基于幅相裕度的经典两回路驾驶仪参数解析算法
        3.2.3 两回路驾驶仪参数解析算法分析及实例验证
    3.4 本章小结
第4章 基于直接解析法和幅相裕度法的三回路过载自驾仪设计
    4.1 引言
    4.2 经典三回路自动驾驶仪参数直接解析法
        4.2.1 经典三回路自动驾驶仪参数直接解析法公式推导
        4.2.2 经典三回路自动驾驶仪参数直接解析法实例验证
    4.3 基于幅相裕度的经典三回路过载驾驶仪参数解析
        4.3.1 经典三回路驾驶仪频域特性分析
        4.3.2 基于幅相裕度的经典三回路驾驶仪参数解析算法
        4.3.3 仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 基于模型参考自适应控制的过载自动驾驶仪设计
    5.1 模型参考自适应控制的典型结构
    5.2 Lyapunov稳定性理论
        5.2.1 稳定的定义
        5.2.2 Lyapunov稳定理论
    5.3 基于Lyapunov理论的模型参考自适应控制
        5.3.1 状态反馈形式
        5.3.2 输出反馈形式
    5.4 基于模型参考自适应控制的过载自动驾驶仪设计
    5.5 本章小节
第6章 基于L1自适应控制的过载自动驾驶仪设计
    6.1 理论基础与预备知识
        6.1.1 向量范数、矩阵范数
        6.1.2 定义、引理及推论
    6.2 L1自适应控制器
    6.3 基于L1自适应控制的过载自动驾驶仪设计
        6.3.1 M(s)、C(s)的选取
        6.3.2 仿真示例
    6.4 本章小节
第7章 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 下一步工作展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介

(5)静不稳定滚转弹双通道自动驾驶仪设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 滚转导弹现有型号
        1.2.2 滚转导弹控制系统研究进展
    1.3 论文主要研究内容
第2章 滚转弹模型建立
    2.1 坐标系定义及转换关系
        2.1.1 滚转弹坐标系定义
        2.1.2 坐标系之间旋转变换
    2.2 滚转弹数学模型的建立
    2.3 滚转弹传递函数计算
        2.3.1 方程组线性化
        2.3.2 状态空间表达式的建立
        2.3.3 滚转弹传递函数
    2.4 静稳定性
        2.4.1 静稳定性描述
        2.4.2 静稳定性分析
    2.5 本章小结
第3章 滚转弹耦合特性分析与解耦技术
    3.1 惯性耦合与气动耦合
    3.2 比例式舵机控制耦合
    3.3 针对控制耦合解耦技术的研究
        3.3.1 前馈补偿解耦法
        3.3.2 前置反馈补偿解耦法
    3.4 本章小结
第4章 滚转弹过载自动驾驶仪设计
    4.1 两回路自动驾驶仪
        4.1.1 分通道两回路驾驶仪设计
        4.1.2 不同静稳定下两回路驾驶仪分析
        4.1.3 两回路驾驶仪静不稳定弹体稳定边界
        4.1.4 双通道极点配置法驾驶仪设计
    4.2 三回路自动驾驶仪
        4.2.1 驾驶仪参数设计
        4.2.2 不同静稳定度下三回路驾驶仪分析
        4.2.3 三回路驾驶仪静不稳定弹体稳定边界
    4.3 本章小结
第5章 自动驾驶仪在DSP中的实现
    5.1 静不稳定滚转弹弹道仿真
    5.2 自动驾驶仪在DSP中的实现
        5.2.1 HDSP-Basic2812 开发板介绍
        5.2.2 软件系统的实现
    5.3 DSP与仿真机之间通信仿真
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢

(6)高超声速飞行器直接力/气动力复合控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 高超声速飞行器概述
    1.2 本论文研究的目的和意义
    1.3 国内外发展现状
        1.3.1 直接力/气动力复合控制发展现状
        1.3.2 滑模变结构控制算法调研
    1.4 本论文的研究内容及章节安排
第2章 高超声速飞行器建模
    2.1 常用坐标系定义及转换关系
        2.1.1 坐标系定义
        2.1.2 坐标系转换
    2.2 飞行器数学模型
    2.3 运动方程组的线性化
        2.3.1 小扰动与“系数冻结法”
        2.3.2 线性化方法
        2.3.3 纵向运动方程线性化
    2.4 本章小结
第3章 典型结构气动驾驶仪设计分析
    3.1 自动驾驶仪原理
    3.2 弹体传递函数
    3.3 驾驶仪设计任务
        3.3.1 驾驶仪性能指标
        3.3.2 典型三回路驾驶仪结构和设计参数
    3.4 三回路驾驶仪设计
        3.4.1 三回路驾驶仪的状态空间描述
        3.4.2 三回路驾驶仪的极点配置设计方法
    3.5 驾驶仪仿真
    3.6 本章小结
第4章 直接力/气动力复合控制系统设计与仿真
    4.1 高超声速飞行器制导控制系统
        4.1.1 制导控制系统
        4.1.2 制导方案设计
    4.2 直接力/气动力复合控制策略
    4.3 Bang-Bang控制器
        4.3.1 Bang-Bang控制原理
        4.3.2 控制器模型
    4.4 直接力/气动力复合控制
        4.4.1 复合控制系统设计
        4.4.2 仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 飞行器滑模变结构控制系统设计
    5.1 滑模变结构控制
        5.1.1 滑模变结构基本原理
        5.1.2 滑模变结构不变性分析
        5.1.3 滑模变结构控制律设计
        5.1.4 滑模变结构边界层设计
    5.2 典型滑模变结构驾驶仪
        5.2.1 典型滑模变结构驾驶仪设计原理
        5.2.2 典型滑模变结构驾驶仪设计
        5.2.3 仿真分析
    5.3 模型参考滑模控制驾驶仪
        5.3.1 模型参考滑模驾驶仪设计原理
        5.3.2 变结构驾驶仪设计
        5.3.3 仿真分析
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢

(7)凸优化方法在导弹轨迹优化与制导控制中的应用(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 战术导弹增益调度控制研究现状
        1.2.2 战术导弹弹道优化研究现状
        1.2.3 多导弹协同制导研究现状
        1.2.4 凸优化在制导控制中的应用研究现状
    1.3 本文研究内容及工作安排
第2章 导弹的运动描述及凸优化理论简介
    2.1 引言
    2.2 导弹运动方程组
        2.2.1 坐标定义以及转换
        2.2.2 考虑旋转特性的导弹运动学方程
        2.2.3 运动方程组的线性化
        2.2.4 导弹弹道运动方程
    2.3 凸优化基础理论
        2.3.1 凸集与凸函数
        2.3.2 凸优化问题
        2.3.3 对偶与KKT条件
        2.3.4 凸优化算法软件包
        2.3.5 YALMIP应用案例
    2.4 本章小结
第3章 导弹控制系统的鲁棒调度增益凸优化
    3.1 引言
    3.2 导弹的线性变参数模型描述
    3.3 基于Lyapunov函数的鲁棒增益调度方法
    3.4 复数解耦驾驶仪设计方法
    3.5 仿真计算与比较
        3.5.1 特征点处的控制特性仿真
        3.5.2 飞行全过程的控制特性仿真
    3.6 本章小结
第4章 基于凸优化的快速弹道优化
    4.1 引言
    4.2 导弹弹道运动学模型
    4.3 导弹弹道优化问题描述
    4.4 基于序列凸优化的快速弹道优化
        4.4.1 时间归一化
        4.4.2 凸化处理
        4.4.3 离散化处理
        4.4.4 序列凸优化求解
    4.5 弹道优化数值算例
    4.6 本章小结
第5章 弹道跟踪制导的LMI方法
    5.1 引言
    5.2 弹道跟踪制导问题的提出
    5.3 弹道跟踪的LPV模型
    5.4 基于LMI方法的弹道跟踪制导
    5.5 弹道跟踪数值仿真验证
    5.6 本章小结
第6章 基于凸优化的协同制导研究
    6.1 引言
    6.2 导弹协同制导的多约束制导优化问题
        6.2.1 协同制导运动模型
        6.2.2 协同制导优化模型
        6.2.3 协同制导的序列凸优化方法
    6.3 基于序列凸优化的协同制导的实现
        6.3.1 凸优化制导的协同架构
        6.3.2 数值算例与分析
    6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢

(8)远程空空导弹建模和自动驾驶仪设计方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内外空空导弹研究现状
        1.2.2 气动参数工程估算法研究现状
        1.2.3 导弹自动驾驶仪设计研究现状
    1.3 本论文的主要研究内容
第2章 远程空空导弹相关模型建立
    2.1 引言
    2.2 坐标系定义
    2.3 坐标系间的转换关系
    2.4 导弹运动数学模型
        2.4.1 导弹质心动力学方程
        2.4.2 导弹质心运动学方程
        2.4.3 导弹绕质心动力学方程
        2.4.4 导弹绕质心运动学方程
        2.4.5 质量变化方程
        2.4.6 几何关系方程
    2.5 目标运动数学模型
        2.5.1 目标动力学方程
        2.5.2 目标运动学方程
    2.6 相对运动模型
    2.7 本章小结
第3章 远程空空导弹气动建模与弹道仿真研究
    3.1 引言
    3.2 基于工程估算法的气动建模方法
        3.2.1 法向力系数估算方法
        3.2.2 阻力系数估算方法
        3.2.3 质量参数估算
        3.2.4 压力中心计算
        3.2.5 俯仰力矩系数估算方法
        3.2.6 不同坐标系下的气动力系数转化
    3.3 三自由度弹道建模
        3.3.1 三自由度气动力计算
        3.3.2 计算平衡迎角
        3.3.3 计算导弹的阻力
    3.4 仿真结果与分析
        3.4.1 气动建模仿真结果
        3.4.2 三自由度仿真结果与分析
    3.5 本章小结
第4章 远程空空导弹过载自动驾驶仪设计
    4.1 引言
    4.2 基于极点配置的PI校正自动驾驶仪设计
        4.2.1 空空导弹三通道动力学解耦线性化
        4.2.2 线性化模型的状态空间与传递函数
        4.2.3 基于极点配置的PI校正两回路自动驾驶仪设计
        4.2.4 滚转通道两回路自动驾驶仪设计
        4.2.5 基于选定弹道特征点的控制系统仿真
    4.3 基于 μ 综合的鲁棒自动驾驶仪设计
        4.3.1 导弹俯仰通道不确定性模型
        4.3.2 自动驾驶仪结构设计与性能分析
        4.3.3 鲁棒控制器设计
        4.3.4 自动驾驶仪特征点仿真结果与分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文及其它成果
致谢

(9)滑翔增程飞行器制导控制方法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及发展概况
        1.2.1 BTT制导炸弹国内外发展现状
        1.2.2 BTT自动驾驶仪的研究现状
        1.2.3 带落角约束的制导律研究
    1.3 本文的研究内容和章节安排
第2章 BTT滑翔增程飞行器数学模型
    2.1 常用坐标系的定义及转换
        2.1.1 常用坐标系定义
        2.1.2 坐标系间的相互转换
    2.2 BTT飞行器的数学模型
    2.3 本章小结
第3章 BTT飞行器自动驾驶仪设计
    3.1 引言
    3.2 自动驾驶仪设计简述
        3.2.1 自动驾驶仪的设计步骤
        3.2.2 自动驾驶仪的设计要求
        3.2.3 气动数据的预处理
    3.3 俯仰通道自动驾驶仪的设计
        3.3.1 基于经典控制法俯仰通道自动驾驶仪设计
        3.3.2 基于模型参考自适应控制的俯仰通道自动驾驶仪设计
        3.3.3 两种控制方法仿真结果的对比分析
    3.4 偏航通道自动驾驶仪的设计
    3.5 滚转通道自动驾驶仪的设计
    3.6 BTT控制技术协调回路设计
    3.7 三通道联合仿真与分析
    3.8 本章小结
第4章 带有末端落角约束的制导律的设计
    4.1 引言
    4.2 制导律设计简述
    4.3 弹目相对运动模型的建立
    4.4 偏置比例导引法
        4.4.1 偏置比例导引律推导
        4.4.2 数学仿真与结果分析
    4.5 最优导引法
        4.5.1 最优导引律的推导
        4.5.2 数学仿真与分析
    4.6 滑模变结构导引法
        4.6.1 滑模变结构制导律的推导
        4.6.2 数学仿真与结果分析
    4.7 本章小结
第5章 BTT飞行器六自由度仿真
    5.1 引言
    5.2 六自由度飞行弹道仿真
    5.3 本章小结
结论
    1.工作总结
    2.工作展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢

(10)巡航导弹制导控制系统设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题意义及背景
    1.2 BTT导弹概述
        1.2.1 BTT导弹特点及发展现状
        1.2.2 BTT导弹的国内外发展
    1.3 BTT控制技术的发展
    1.4 论文的主要工作及安排
第2章 BTT导弹数学模型的建立
    2.1 引言
    2.2 BTT导弹数学建模
        2.2.1 坐标系和角度定义
        2.2.2 六自由度方程的建立
        2.2.3 力和力矩的符号定义
    2.3 导弹动力学模型简化
    2.4 弹体模型的解耦
    2.5 弹体运动的状态空间和传递函数表示
        2.5.1 弹体运动的状态空间表示
        2.5.2 弹体运动的传递函数表示
    2.6 本章小结
第3章 BTT导弹两回路驾驶仪设计
    3.1 引言
    3.2 BTT协调转弯控制方法讨论
        3.2.1 侧滑角反馈实现协调转弯
        3.2.2 侧向过载反馈实现协调转弯
        3.2.3 偏航角速度不变实现协调转弯
    3.3 两回路自动驾驶仪设计理论基础
        3.3.1 经典两回路驾驶仪结构分析
        3.3.2 极点配置法设计两回路过载驾驶仪
        3.3.3 解析法设计两回路过载驾驶仪
        3.3.4 滚转两回路驾驶仪理论基础
    3.4 BTT两回路驾驶仪设计
        3.4.1 简化模型
        3.4.2 简化模型的三通道自动驾驶仪设计
    3.5 本章小结
第4章 BTT导弹三回路驾驶仪设计
    4.1 引言
    4.2 经典三回路自动驾驶仪理论基础
        4.2.1 经典三回路过载驾驶仪结构分析
        4.2.2 极点配置法设计三回路过载驾驶仪
        4.2.3 解析法设计三回路过载驾驶仪
    4.3 BTT导弹驾驶仪设计
        4.3.1 俯仰通道驾驶仪设计
        4.3.2 偏航通道驾驶仪设计
        4.3.3 滚转通道驾驶仪设计
    4.4 数学仿真
    4.5 耦合特性分析
        4.5.1 运动学耦合
        4.5.2 气动耦合
        4.5.3 控制交叉耦合
    4.6 协调控制及耦合补偿
    4.7 本章小结
第5章 BTT制导奇异性控制策略
    5.1 引言
    5.2 比例导引制导律的研究
        5.2.1 比例导引的数学模型
        5.2.2 比例导引制导律的特点及实现方法
    5.3 制导指令的生成和转换
    5.4 奇异性问题分析
    5.5 奇异性解决策略
        5.5.1 奇异区平滑处理控制
        5.5.2 BTT/STT混合控制
    5.6 弹道仿真
        5.6.1 奇异区平滑处理控制法
        5.6.2 BTT/STT混合控制
    5.7 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢

四、H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用(论文参考文献)

  • [1]基于NMPC的飞行器过载自动驾驶仪设计[D]. 崔家明. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [2]基于群智能优化的空空导弹鲁棒PID控制器设计[D]. 马珍珍. 南京航空航天大学, 2019(02)
  • [3]新型导弹的BTT/STT切换控制研究[D]. 赵昱. 哈尔滨工程大学, 2019(08)
  • [4]小型精确制导弹药控制器设计方法研究[D]. 张璐. 北京理工大学, 2018(07)
  • [5]静不稳定滚转弹双通道自动驾驶仪设计[D]. 常栋晖. 北京理工大学, 2018(07)
  • [6]高超声速飞行器直接力/气动力复合控制研究[D]. 檀望春. 北京理工大学, 2017(07)
  • [7]凸优化方法在导弹轨迹优化与制导控制中的应用[D]. 姜欢. 北京理工大学, 2017(03)
  • [8]远程空空导弹建模和自动驾驶仪设计方法研究[D]. 单喜清. 哈尔滨工业大学, 2017(02)
  • [9]滑翔增程飞行器制导控制方法研究[D]. 于昌平. 北京理工大学, 2016(03)
  • [10]巡航导弹制导控制系统设计[D]. 段宇婷. 北京理工大学, 2016(06)

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H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用
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