智能制导律的设计及其仿真研究

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现代化战争要求制导武器能够适应复杂的作战环境,同时具有打击高速大机动目标的能力,这对制导技术的抗干扰能力和精确命中能力提出了更高的要求。变论域模糊控制不基于被控对象的精确模型,具有很强的鲁棒性,且控制精度非常高,因而适合应用于导弹制导律的设计当中。变结构控制由于其在滑动模态对参数不确定性及外界干扰具有不变性,因而基于变结构理论的制导律设计受到了广泛的关注,但抖振问题严重的限制了变结构制导律的应用和推广。本文在深入研究导弹制导技术、变论域模糊控制理论及变结构控制理论的基础上,分别设计了变论域模糊制导律和智能变结构制导律。本文的研究内容主要如下:首先,基于导弹与目标运动的数学模型建立了制导仿真模型,并基于脱靶量计算精度的考虑设置了合适的仿真步长。其次,深入分析了变论域与变量化因子的本质特征,利用理论分析和图形比较揭示了变论域和变量化因子的区别与联系,提出了变量化因子是变论域的一种实现方式这一论断。再次,讨论了变论域伸缩因子所存在的问题,在理论上分析了变论域各组成部分对系统控制性能的影响,并利用仿真对理论分析结果进行了验证。基于以上的分析提出了一种改进的伸缩因子设计方法,实现了误差与误差变化的相互协调,从而提高了控制的性能。然后将改进的变论域模糊控制应用于制导律的设计当中,设计了智能变论域模糊制导律,并通过仿真将该智能变论域模糊制导律与传统的比例导引律及普通的变论域模糊制导律进行了对比分析,仿真结果表明,该制导律对于各种机动目标均有很好的拦截性能。最后,设计了一种新的变结构制导律。选择切换函数为相对速度偏角,利用幂次趋近律设计出变结构控制器,为保证系统状态在击中目标前就能到达滑动模态,对趋近律的参数进行了设计。然后为了削弱变结构项的抖振,提出了一种智能增益设计方法,同时,由于该种削弱抖振的方法并不基于制导系统的模型,因而可被推广到一般的变结构设计当中。通过仿真与其他几种制导律进行对比,仿真结果表明,所设计的变结构制导律在保证没有抖振的基础上能够对各种机动目标实现有效的拦截。
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