【摘 要】
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近年来,随着各国加紧部署导弹防御系统,多弹头导弹已经成为正规战争的核心武器,并以它突防能力强、难以防御等优点受到各国的重视.在多弹头导弹技术及应用领域,弹头分离过程
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近年来,随着各国加紧部署导弹防御系统,多弹头导弹已经成为正规战争的核心武器,并以它突防能力强、难以防御等优点受到各国的重视.在多弹头导弹技术及应用领域,弹头分离过程控制系统的设计是一项与非线性姿态动力学相关的复杂的任务,弹头分离后系统能保持稳定也是迫切需要解决的问题.该文以中国某在研多弹头导弹的弹头分离过程为研究对象,针对弹头分离过程的工作特点,设计了具体的控制方案,并进行了较为系统的分析和论证.论文的主要工作如下:首先通过对大量的国内外相关资料的学习研究,总结了目前国内外的多弹头技术发展状况,飞行器控制中所采用的方法,以及变结构控制(Variable Structure Control,简称VSC)在飞行器姿态控制上的技术发展情况、研究状况和应用状况等.然后采用四元数表示法来描述舱体姿态,建立了基于四元数的多弹头分离过程的动力学模型.结合弹头的分离过程的工作特点,提出了一种在传统的滑动模态变结构控制器设计基础上,明确考虑了控制输入饱和的变结构控制算法.为了进一步提高系统的性能,该文又在该算法的基础上设计了一种能够克服各种扰动及不确定参数的自适应变结构控制算法.最后该文归纳总结了在弹头分离过程中存在的主要干扰因素,将它们归结为存在转动惯量偏差、存在干扰力矩、以及不影响姿态动力学方程的三种情况.针对每一种情况做了具体的理论上的稳定性分析和数值仿真.通过仿真结果可以看出,该文所设计的两种变结构控制规律鲁棒性好,具有较好的动态特性,能够抵制各种外部干扰和系统自身的不确定参数,使得分离出去的弹头和舱体碰撞后,系统仍能保持稳定,且控制器简单易于实现,具有较好的实用价值.
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