打击动态目标轴对称巡航导弹飞行的多维泰勒网优化控制

摘要

巡航导弹是军事领域中的高科技武器，具有突防能力强、消费比高等优点，主要被用来对目标实施精确打击。与普通武器相比，导弹的一个显著特点是拥有制导系统。制导系统是导弹的核心技术，在很大程度上决定了导弹的作战性能，也是导弹能够实现稳定飞行和精确打击目标的关键。本文采用基于频谱分离的原则，忽略制导控制系统之间的耦合，将巡航导弹制导回路和控制回路分开设计。其中本文的制导回路设计采用重力补偿的比例导引律和自适应滑模制导律两种制导方式，而控制回路采用PID优化控制、需要被控对象精确机理模型的积分型滑模优化控制(SMC)、以及与PID优化控制一样不需要被控对象精确机理模型的多维泰勒网(MTN)优化控制设计控制器，实现轴对称巡航导弹打击动态目标，并用MATLAB进行仿真实验。 首先，根据轴对称巡航导弹受力和力矩情况建立非线性、全耦合的导弹六自由度运动方程组，然后建立机动目标运动模型，通过介绍导弹制导系统与控制系统，阐述制导系统组成、导弹制导方法及经典的制导律，为导弹制导控制系统的设计奠定基础。 本文提出了基于多维泰勒网优化控制的打击动态目标的轴对称巡航导弹制导控制系统设计方法，在制导系统设计中采用重力补偿的比例导引律和自适应滑模制导律作为制导律。比例导引律适用于目标不机动或者机动性不大的情况，对于机动性大的目标，比例导引性能大打折扣。滑模制导律是在比例导引律的基础上应用变结构理论设计的制导律，变结构理论对于外界干扰有着很强的鲁棒性。在控制系统设计中采用PID优化控制器、积分型滑模优化控制器及MTN优化控制器，使用单纯形法优化上述三种控制器参数，比较上述不同制导方式下三种优化控制器的制导控制效果。 使用MATLAB中的GUI设计导弹飞行控制系统的用户操作界面。无风条件下进行仿真实验，比较重力补偿的比例导引律和自适应滑模制导律两种制导方式下三种优化控制器的制导控制效果。然后，建立风模型并将其加入到导弹数学模型中，再比较上述不同制导方式下三种优化控制器的制导控制效果。同等条件下的仿真结果表明，上述三种优化控制方法中，MTN优化控制具有最好的控制效果。

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