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倾斜转弯(BTT)控制技术是一种全新的导弹控制技术,对发展远程、高速、高精度与高机动的导弹武器系统具有重要的理论和应用价值。BTT控制技术的控制特点决定了BTT导弹的数学模型存在运动学耦合、气动耦合、惯性耦合和控制耦合等多种耦合因素,因此目前侧滑转弯(STT)导弹广泛采用的自动驾驶仪三通道独立设计方法已不能满足BTT导弹控制系统的设计要求。又由于用传统方法设计的自动驾驶仪鲁棒性不高,为控制导弹沿全弹道飞行,需逐段切换自动驾驶仪的增益。因此,如希望按一个特征点设计的自动驾驶仪能够控制BTT导弹沿全弹道稳定、准确地飞行,就要利用多变量鲁棒设计方法设计BTT导弹的自动驾驶仪。 本文利用鲁棒H_∞控制理论设计了高性能BTT导弹自动驾驶仪。该设计方法克服了传统自动驾驶仪在控制导弹飞行中需逐段切换增益的不足,能控制BTT导弹在大空域内沿全弹道稳定飞行,并能精确拦截机动目标。本文的研究工作主要表现在以下几个方面: 1.对所研究BTT导弹实际对象的简化和假设,建立了BTT导弹的运动学和动力学模型。并考虑到状态变量的可测量性和自动驾驶仪设计的方便性,建立了全弹道可测量的BTT导弹控制数学模型。 2.应用鲁棒H_∞混合灵敏度设计方法设计了大空域BTT导弹的自动驾驶仪。通过对所设计的自动驾驶仪在标称点和给定特征点进行仿真试验,验证了所设计的鲁棒控制系统能快速跟踪指令信号,并具有较好的鲁棒稳定性,能控制BTT导弹在大空域内沿多条弹道稳定飞行。 3.在以上内容的基础上,基于本文设计的鲁棒控制系统,建立了BTT导弹六自由度仿真模型。采用C++语言编写了BTT导弹的六自由度仿真程序。 4.对BTT导弹拦截机动目标进行了全弹道仿真。仿真结果表明:本文按给定空域内一个特征点设计的BTT导弹鲁棒自动驾驶仪能控制BTT导弹在该空域内沿全弹道稳定飞行,并具有拦截机动目标的性能。