敏捷空空导弹复合控制方法研究

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为了应对未来空战的需求,提高空空导弹的作战能力,占据空中打击优势,本文研究具有多执行机构的空空导弹敏捷转弯复合控制问题。以具有燃气喷管形式的直接侧向力装置和气动舵的空空导弹为研究对象,针对实际系统工作可能存在的问题,研究复合控制方法,为直接侧向力装置在空空导弹上的应用奠定理论基础。首先,针对直气复合控制空空导弹的特点,建立了直接侧向力和力矩模型,并提出了一种基于小攻角气动数据估计大攻角气动数据的方法,从而建立了导弹的空气动力学模型。然后建立了复合控制空空导弹的运动学和动力学模型,进而推导出空空导弹的姿态控制模型,为复合控制系统的分析与设计奠定了基础。其次,针对某燃气喷管形式的直接侧向力装置,分析了其离散工作特性并给出了推力与各喷管开关之间的逻辑关系。然后引入模型预测控制,给出了控制系统多输入之间存在耦合的情形的有限约束集非线性模型预测控制问题描述和方法,进一步地针对输入存在时间延迟的情形,设计了考虑输入延迟的预测控制方法。基于所提出的模型预测控制方法进行了直接侧向力的控制设计,并进行了数值仿真和分析。再次,考虑气动舵连续工作特性,将具有强鲁棒性和抗扰能力的自稳定域方法引入到气动舵控制设计当中,设计了俯仰通道和偏航通道的气动舵控制器,并进行了数值仿真和分析。最后,将基于模型预测控制的直接侧向力控制和基于自稳定域方法的气动舵控制应用于空空导弹的复合控制当中,通过对不同执行机构的工作特点的分析,提出了复合控制方案,并基于所提出的复合控制方案进行数值仿真和分析,验证了本文所提出的方法的有效性。之后又对复合控制空空导弹越肩发射敏捷转弯过程进行了六自由度仿真。
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