变质心高速旋转炮弹弹道修正方法研究

发布时间：2020-05-17 19:38

【摘要】：低成本的弹道修正技术可以提高传统炮弹的命中精度,从而引起广泛关注。本文以采用变质心技术的高速旋转炮弹为研究对象,通过对多体系统的动力学建模,重点研究了变质心系统的动力学特性、飞行稳定性、姿态控制器和弹道修正方法等方面的内容。结合理论力学和飞行力学的相关理论,建立了包含单滑块的高速旋转炮弹的六自由度模型,并对其进行了合理的简化。建立了考虑滑块运动时系统的角运动方程,通过对攻角方程求解,研究了滑块作用对系统的角运动和飞行稳定性的影响。将由弹体和滑块组成的多体系统的姿态动力学模型变形,并把滑块的位移看作控制量,得到标准的仿射非线性模型。考虑由于炮弹尺寸的限制引起的控制量受限以及外部扰动问题,基于扩张状态观测器和动态面控制技术,设计了具有鲁棒性的姿态控制器,并通过仿真验证了控制器的有效性。分析采用变质心技术的高速旋转炮弹的弹道修正机理,基于弹道跟踪制导方法研究了基于变质心高速旋转炮弹的弹道修正方法。分别考虑系统的初始发射误差和随机风干扰,基于蒙特卡洛法,对基于弹道跟踪制导的弹道修正方法的有效性进行了研究。在基于摄动原理的落点预测弹道修正方法的基础上,对于给定的炮弹,研究了给定质量和移动范围的滑块对炮弹弹道的修正范围。针对在能够满足修正要求的前提下滑块的移动范围最小的问题,采用遗传算法进行优化,得到了最优解,并在此基础上研究了滑块的质量和位移之间的关系。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ413.6

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本文编号：2669074