毕业设计-拦截机动目标的变结构制导律设计，共64页，27175字，附外文翻译、答辩PPT
摘要
对于传统导弹武器，制导系统的主要功能在于产生适当的控制指令导引导弹以最小的脱靶量命中目标。然而随着导弹武器和打击目标的不断变化，脱靶量并非是唯一的战术技术指标。如：在攻击机场、指挥中心、大型军舰等具有重要军事价值的目标时，不仅希望攻击时能获得最小脱靶量，还希望能以一定的交会角命中目标，以达到更好的打击效果。
针对上述情况，本文应用滑模变结构理论，设计了一种满足脱靶量、末端交会角约束的制导律，最后通过仿真验证其有效性。主要内容有：
首先，定义了常用坐标系，并给出了各坐标系之间的转换关系矩阵；然后，建立了导弹和目标的运动模型，包括导弹质心动力学和运动学模型、目标质心运动模型、视线角和视线角速率等相对运动参数的计算模型。
其次，将末端交会角约束转换为末端视线角约束，应用滑模变结构理论，选取末端视线角和视线角速率的加权和作为滑模面，应用自适应趋近律，分别在纵向平面和侧面平面内推导出一种满足脱靶量和末端交会角约束的制导律。
最后，为验证所设计的变结构制导律的可行性，在Matlab/Simulink中开发仿真程序，仿真结果表明，本文设计的制导律能够满足脱靶量和末端交会角度约束的限制。
关键词：制导律，末端交会角，滑模变结构；

Abstract
For the traditional guided weapons,the main function of the guidance system is to generate the appropriate control instructions to make the miss distance to approach zero.However,with the rapid development of the missiles and targets,miss distance is not the only tactical and technical indicators.For example,in order to achieve the better combat effect,it is not only to get a minimum miss distance,but also to hope to hit the target under a certain terminal rendezvous angle when attacking airports,command centers,large vessels and other importanr military value of the target.
Above of all,Considering the control system dynamics,this paper designs a meet miss distance and terminal guidance law of intersection Angle constraint, whose effectiveness is verified by simulation in the end.The main contents of this paper include following sections:
Firstly, Defines a common coordinate system, and gives the coordinate conversion between relationship matrix; Then, the missile and the target movement model is established, including the mass center of missile dynamics and kinematics model, target centroid motion model, Angle of sight and line of sight angular rate calculation model of the relative movement parameters.
Secondly, will be the end of the intersection Angle constraint is converted into the end of a line of sight Angle constraint, applying the sliding mode variable structure theory, selection of Angle of sight and line of sight angular rate at the end of the weighted sum as sliding mode surface, applying adaptive reaching law, respectively in vertical plane and the lateral plane is deduced a meet miss distance and terminal guidance law of intersection Angle constraint.
Finally, to verify the feasibility of the designed variable structure guidance law, developed in the Matlab/Simulink simulation, simulation results show that the guidance law is designed in this paper can meet the miss distance and terminal intersection Angle constraints.
KEY WORDS: Guidance law,Terminal rendezvous angle,Variable Structure Control;

目录
第一章 前言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 导引律发展的现状及分析 2
1.2.1经典制导律 3
1.2.2基于现代控制理论的导引律 4
1.2.3三维导引律 8
1.2.4攻击角度约束导引律 8
1.3本文主要研究内容 9
第二章 导弹制导控制系统原理 11
2.1系统介绍 11
2.2坐标系定义及其转换 12
2.3空间拦截中的弹道方程 14
2.3.1目标质心运动方程 14
2.3.2导弹质心运动方程 15
2.3.3导弹姿态运动方程 15
2.3.4视线角及其视线角速率的计算方法 15
2.4目标-导弹相对运动的数学描述 16
2.4.1平面内目标-导弹相对运动动力学方程 16
2.4.2三维空间下目标-导弹相对运动动力学方程 17
2.5扰动运动分析与建模 19
2.5.1非线性微分方程线性化 20
2.5.2纵向扰动运动方程组 21
2.5.3侧向扰动运动方程组 23
2.6 本章小结 23
第三章 滑模变结构控制 24
3.1滑模变结构控制理论的基本原理 24
3.2滑动模态的到达条件 25
3.3滑模变结构切换函数设计 25
3.4滑模变结构控制的抖动问题 27
3.5滑模变结构控制系统的设计 28
3.6滑模变结构控制系统性能 29
第四章 拦截机动目标的变结构制导律设计 31
4.1引言 31
4.2带末端攻击角度约束的制导模型 31
4.2.1末端攻击角度约束的描述 32
4.2.2制导模型的建立 35
4.3对固定目标的滑模制导方法 36
4.3.1带末端攻击角度约束的滑模制导方法 37
4.3.2制导参数的确定方法 39
4.4对机动目标的滑模制导方法 42
4.4.1带末端攻击角度约束的滑模制导方法 42
4.4.2制导参数的确定方法 43
4.5仿真验证 46
致 谢 52
参考文献 53
毕业设计小结 58

本文主要研究内容
本文的主要工作可以分为以下几个部分：
第一章介绍多约束条件下制导律的研究背景及研究意义，并简要介绍了国内外研究现状，并给出本文需要做的主要工作和各章节的安排情况。
第二章首先对制导律系统进行了介绍，提出一些假设，其次对需要用到的基本坐标系进行定义和进行各坐标系之间的转换关系；建立导弹和目标的运动模型，包括导弹质心动力学和运动学模型、目标质心运动模型；给出视线角和视线角速率等相对运动参数的计算方法。最后，进行了制导律扰动运动分析与建模。
第三章简要介绍了滑模变结构理论的基础知识，包括基本定义、滑模存在性和可达性条件以及抖振削弱问题应用滑模变结构理论设计满足脱靶量和末端交会角约束的制导律。
第四章基于制导和控制一体化的想法，首先设计带末端攻击角度约束的制导
模型，对末端攻击角度约束进行描述。其次对固定目标的滑模制导方法的参数确定方法进行推导。最后通过仿真，验证论文所设计的制导律对于固定目标和机动目标都能够满足脱靶量和落角控制的约束，提高导弹作战效能。
最后，给出全文的结论和总结，指出存在的问题和下一步需要研究的内容。

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