基于滑模控制的空空导弹敏捷转弯控制研究

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随着航空技术的发展,空空导弹逐渐成为空战的主要武器。现代近距离格斗空空导弹具有具有快速响应、快速机动、大速率转弯等特点,越肩发射作为一种新型的攻击方式,已经成为现代空空导弹的关键技术之一。国内外的学者对敏捷转弯的姿态控制进行大量的研究表明:控制系统的精度不仅与配置硬件的性能和精度相关,而且还与采用的姿态控制方法紧密相关。针对敏捷转弯的姿态控制方法,本文将高阶滑模变结构控制理论引入到导弹的姿态控制系统,建立用于姿态控制的动力学模型,给出了姿态控制系统及基于二阶给定收敛律算法的敏捷转弯气动力/直接力复合控制律,并使用MATLAB仿真软件对敏捷转弯进行仿真,验证了所设计的复合控制律的有效性,本文主要内容如下:  1、阐述了选题背景及研究意义,并分析了国内外的相关研究状况,存在的不足之处及发展的趋势。  2、对空空导弹进行数学建模。首先,从空空导弹运动建模的基本定理入手;其次,考虑了空空导弹建模坐标系及在不同坐标系下的变换关系;最后,建立了空空导弹运动及姿态控制的数学模型。  3、针对传统的滑模变控制设计的控制律会使姿态控制系统不稳定的问题,分析了系统产生抖振的原因及削弱方法,引入高阶滑模控制理论,给出可以有效抑制和削弱抖振的二阶滑模控制的定义及相关算法。  4、分析敏捷转弯的纵向姿态,给出姿态控制指令及滑模面,设计了基于二阶给定收敛律算法的敏捷转弯气动力/直接力复合控制律并使用Matlab进行仿真,结果证明了所给出的基于给定收敛律算法的敏捷转弯复合控制律能够有效的削弱系统抖振并减少控制力的消耗。  5、分析了敏捷转弯的气动力/直接力的分配策略,给出了基于进化策略算法的气动力与直接力控制指令的优化分配方法,最后利用模糊推理实现直接力大小及方向的动态分配。
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