【气动学】基于matlab拦截目标的中程空对空导弹进行稳健和自适应控制

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🔥 内容介绍

一、引言

在现代空战体系中，中程空对空导弹（射程 50-100km，如 AIM-120、R-77）作为夺取制空权的核心武器，其拦截精度与飞行稳定性直接决定空战胜负。中程空对空导弹的拦截过程需面对复杂动态环境：目标机的高机动规避（如过载达 9-12g 的蛇形机动、筋斗机动）、大气扰动（高空湍流风速达 20-30m/s）、导弹自身参数摄动（如燃料消耗导致的质量变化、气动系数偏差）以及传感器测量噪声（惯导系统误差、雷达导引头噪声），这些因素会导致导弹飞行姿态失稳、制导指令延迟，甚至出现脱靶现象。

传统导弹控制方法（如 PID 控制、LQR 控制）存在明显局限性：PID 控制依赖固定参数，面对目标机动与环境干扰时鲁棒性不足，易出现超调与震荡；LQR 控制基于线性化模型设计，而中程空对空导弹在高速飞行（马赫数 3-4）与大角度机动（攻角达 15°-20°）时，气动特性呈现强非线性，线性化近似会导致控制精度显著下降。此外，传统控制方法难以自适应导弹全飞行阶段的参数变化（如燃料消耗使质量减少 30%-40%），无法兼顾不同拦截阶段的控制需求。

稳健控制（Robust Control）可在模型不确定性与外部干扰下保证系统稳定性，自适应控制（Adaptive Control）能实时调整控制参数以适配系统动态变化，二者结合为中程空对空导弹拦截控制提供了理想解决方案。因此，本文提出中程空对空导弹的稳健 - 自适应融合控制策略：通过构建导弹非线性动力学模型，设计基于滑模控制的稳健控制模块抑制干扰与参数摄动，结合模型参考自适应控制（MRAC）模块动态调整控制增益，实现导弹在复杂环境下对机动目标的高精度拦截，为提升中程空对空导弹的作战效能提供技术支撑。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

% Define pointers to state variables

%--------------------------------------------------------------------------

% Pointers to states

sel_beta = 1;

sel_RT1  = 2;

sel_RT2  = 3;

sel_RM1  = 4;

sel_RM2  = 5;

sel_VT1  = 6;

sel_VT2  = 7;

sel_VM1  = 8;

sel_VM2  = 9;

% Preallocate solution vector

%--------------------------------------------------------------------------

dy = [0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0];

% Preliminary terms to compute DE RHS

%--------------------------------------------------------------------------

% target and missile velocity magnitudes

VT = sqrt(y(sel_VT1)^2 + y(sel_VT2)^2 );

% relative positions and velocities

RTM1 = y(sel_RT1) - y(sel_RM1);

RTM2 = y(sel_RT2) - y(sel_RM2);

VTM1 = y(sel_VT1) - y(sel_VM1);

VTM2 = y(sel_VT2) - y(sel_VM2);

% relative distance

RTM = sqrt(RTM1^2 + RTM2^2);

% line of sight angle and time derivative

lambda     = atan2( RTM2, RTM1 );

lambda_dot = (RTM1*VTM2 - RTM2*VTM1)/RTM^2;

🔗 参考文献

[1]赵秋惠.空空导弹制导控制系统设计与仿真研究[D].西北工业大学,2006.DOI:10.7666/d.y858297.

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