论文摘要：高超声速飞行器控制弹道的设计及优化

高超声速飞行器是当今世界军事强国在航空航天领域的重要研究发展方向。高超声速相关技术的研究和发展，将会带动诸多相关学科的整体进步，大大提高一个国家的综合科技水平和军事作战能力。在高超声速技术的研究过程中，飞行器总体技术是需要重点研究的关键技术之一。本文基于轴对称型高超声速飞行器和面对称型高超声速飞行器，重点对气动系数估算，飞行轨迹优化，控制系统设计以及六自由度数值仿真进行了较深入的分析和研究。 首先以潘兴Ⅱ再入弹头为原型，利用Missile Datcom气动估算软件对该轴对称型飞行器进行气动参数的估算和处理。接着基于直接打靶法理论对其进行轨迹优化，得出方案弹道。该优化方法很好地规避了间接法求解轨迹优化问题时对初值敏感等问题。然后根据STT（Skid-to-Turn）控制技术，利用经典控制理论设计自动驾驶仪。在MATLAB环境下搭建六自由度仿真模型，结合方案飞行参数对其进行全弹道仿真分析。由落点误差可知，该控制方案可行。最后针对面对称型高超声速飞行器，分析和建立了BTT（Bank-to-Turn）控制数学模型，采用协调支路解耦的方式设计自动驾驶仪，并进行了非线性联合仿真。由仿真结果显示，所设计的控制系统在一定空域内很好地抑制了BTT飞行器的侧滑角运动，满足设计要求。

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