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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
制空权是掌握未来空战主动权的决定性因素。随着被打击目标机动能力的提高和逃逸方式的复杂化，单纯利用气动力产生机动过载的方式在某些情况下已经不能满足要求，这就需要引入直接力/气动力复合控制技术，提高空空导弹的机动性和快速响应能力，使其更适应战场的新特点。采用复合控制技术的空空导弹，在末制导段相对距离较近后才启用直接力，此时由于直接力的引入使得控制系统的响应时间由几百毫秒减小到几十毫秒，而制导系统响应时间作为剩余时间的函数也变短，制导与控制的耦合加剧，给其制导/控制系统设计带来了新的挑战和需求，必须考虑制导与控制的关联性，才能更好地保证导弹按理论弹道飞行，准确命中目标。因此，本文针对采用直接力/气动力复合控制技术的空空导弹，进行了直接力/气动力复合控制下制导/控制一体化设计技术的研究。主要研究成果及创新点如下：（1）针对复合控制模式下非连续的直接力控制作用与连续气动力控制作用混合存在的特点，对复合控制模式下的空空导弹进行了动力学建模研究，提出用脉冲型切换系统的形式建立复合控制模式下空空导弹的动力学模型。首先，研究了复合控制模式下空空导弹的体系结构，确定了导弹的气动布局、机动方式等。其次，在气动舵控制导弹的现有模型基础上，分析了复合控制模式下空空导弹的动力学特性，根据复合控制模式下空空导弹在气动舵控制与复合控制两种状态之间切换，提出用脉冲型切换系统的形式建立复合控制模式下空空导弹的动力学模型。最后，针对所建立的模型进行了系统特性分析，对非连续的直接力控制输入和连续气动力控制输入进行了等效描述，对系统的线性变参数特性也进行了分析处理，为后续研究奠定基础。（2）针对脉冲型切换系统，进行了保性能控制方法研究，将保性能控制理论的应用对象由常规系统延伸到脉冲型切换系统。为使研究在理论上具有一般性，首先针对一个标准的脉冲型切换系统模型，结合保性能控制方法和线性矩阵不等式优化技术，探讨了脉冲型切换系统的稳定性题目和状态镇定题目，特别是探讨了具有控制输入约束的脉冲型切换系统的保性能控制。其次，探讨了脉冲型切换系统的跟踪控制题目，借鉴二自由度内模设计思想，通过建立增广模型，将脉冲型切换系统的跟踪控制题目转化为状态镇定题目进行解决。最后，针对复合控制模式下空空导弹的脉冲型切换系统模型这一特殊对象设计了跟踪控制器，为后续一体化设计做准备。（3）针对末制导段由于直接力的引入使得控制系统响应加快，且制导系统响应时间作为剩余时间的函数也变短，提出了复合控制模式下导引/控制一体化设计方法，在导引律的设计中考虑控制系统的响应特性。首先，提出了复合控制模式下导引/控制一体化结构，分析了空空导弹进入导引头盲区后对末端脱靶量造成影响的因素，验证了抑制视线转率是减小脱靶量的必要手段。其次，分析了复合控制模式下常规导引律设计思想存在的题目，基于复合控制模式下连续气动力控制与非连续的直接力控制混合存在的特点，提出了复合控制模式下"连续-开关"新型导引律设计思想。然后，在导引律设计中引入参考模型表征控制系统的响应特性，采用反演滑模控制方法，得到了一种能够零化视线转率、对目标机动和制导参数测量误差具有鲁棒性的"连续-开关"新型导引律。最后，根据弹目相对运动信息，在导引律中构建了基于逻辑规则的直接力开启策略（即切换系统的切换律），在通过抑制视线转率减小脱靶量和限制直接力燃料消耗之间找到了一个较优的平衡点。仿真验证了复合控制模式下导引/控制一体化设计方法的有效性，末端脱靶量小，鲁棒性强，拦截效果优于复合控制模式下制导/控制分离设计方法。（4）针对末制导段为遏制目标的机动，需要导弹根据目标的机动情况进行快速反应，提出了复合控制模式下制导/控制一体化设计方法，在控制系统的设计中引入弹目相对运动信息。首先，提出了复合控制模式下制导/控制一体化结构，建立起从弹目相对运动信息直接到操纵机构控制输入的映射关系，即制导/控制一体化模型。其次，针对一体化模型为脉冲型切换系统形式，利用第三章所述的脉冲型切换系统的保性能状态镇定方法设计了控制律，将弹目相对运动状态直接引入控制律中作为反馈，这样在弹目交汇段，就能通过直接调整控制系统的相应项来适应目标的机动，以保证拦截成功。最后，针对所提出的一体化模型，设计了一种旨在最小化性能代价、尽快镇定系统状态的最优切换律。仿真验证了复合控制模式下制导/控制一体化设计方法的有效性和最优切换律的性能。本文的研究成果为设计高精度制导系统探索了一条新的途径，为拦截高速大机动目标提供了新的设计理念，对于推动直接力/气动力复合控制下制导/控制一体化设计技术在我国下一代快速响应高精度空空导弹中的应用具有重要意义。 |
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发表于 2022-8-22 18:58:05
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