鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈飛行控制方法研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)常規(guī)彈箭武器系統(tǒng)的性能指標(biāo)提出了更高的要求，對(duì)大量裝備部隊(duì)的常規(guī)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈進(jìn)行制導(dǎo)化設(shè)計(jì)可以大大提高常規(guī)部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈高速旋轉(zhuǎn)的特性，使其在飛行過程中具有很好的抗干擾能力，同時(shí)也增加了對(duì)其進(jìn)行二維彈道修正的難度。本文以一種鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈為研究對(duì)象，對(duì)其彈道特性、飛行穩(wěn)定性、控制方法和制導(dǎo)方案等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。具體的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1.針對(duì)本文研究的鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了

2、分析，在質(zhì)量分布均勻并關(guān)于彈體縱軸對(duì)稱、前后體質(zhì)心和全彈質(zhì)心都在彈體縱軸上的假設(shè)下，結(jié)合該雙旋穩(wěn)定彈的結(jié)構(gòu)特性與常規(guī)制導(dǎo)彈箭6DOF建模的方法，對(duì)作用在該雙旋穩(wěn)定彈上的力和力矩進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了其動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，最終建立了鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈7DOF剛體彈道模型。
　　2.以鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈7DOF剛體彈道模型為基礎(chǔ)，分別對(duì)其在無控和有控的條件下進(jìn)行了彈道仿真，對(duì)其彈道特性進(jìn)行了分析。針對(duì)鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈的雙旋結(jié)構(gòu)和高速

3、旋轉(zhuǎn)特性，利用有控彈道的復(fù)攻角運(yùn)動(dòng)方程，對(duì)其陀螺穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和追隨穩(wěn)定性等飛行穩(wěn)定性能指標(biāo)進(jìn)行了分析，并對(duì)該雙旋穩(wěn)定彈的7DOF剛體彈道模型進(jìn)行算例仿真驗(yàn)證了其飛行穩(wěn)定性。
　　3.基于鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈7DOF剛體彈道模型，簡(jiǎn)化并推導(dǎo)了適用于控制系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型。推導(dǎo)了一種求取飛行彈道區(qū)域平衡點(diǎn)的方法。以該區(qū)域平衡點(diǎn)作為彈道基準(zhǔn)點(diǎn)，建立了該鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈的準(zhǔn)線性參變模型。在系統(tǒng)狀態(tài)可測(cè)的前提條件下，分別使用H2魯

4、棒控制方法和H∞魯棒控制方法對(duì)該模型的控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過算例仿真對(duì)兩種方法進(jìn)行了比較與分析。
　　4.對(duì)鴨式布局雙旋穩(wěn)定彈的末制導(dǎo)律進(jìn)行了研究。首先利用經(jīng)典理論中的修正比例導(dǎo)引法設(shè)計(jì)了該雙旋穩(wěn)定彈的末制導(dǎo)律，并進(jìn)行了算例仿真。針接著，采用現(xiàn)代控制理論中的彈道預(yù)測(cè)理論在測(cè)量數(shù)據(jù)有限的情況下對(duì)其末制導(dǎo)律進(jìn)行了設(shè)計(jì);對(duì)地面低機(jī)動(dòng)性目標(biāo)，將雙旋穩(wěn)定彈對(duì)目標(biāo)的追蹤問題轉(zhuǎn)換為對(duì)設(shè)立的理想彈道的追蹤問題，通過算例仿真驗(yàn)證了其正確性，并分析