小型炮弹末端制导控制研究与设计
发布时间：2020-10-14 03:38
随着信息化、智能化、小型化作战需求以及电、光、磁、微电子、计算机和新型材料等高新技术的发展,精确制导炮弹在现代战争中地位逐渐提升。为实现制导炮弹的精确打击及小型化,本文以十字布局炮弹为研究控制对象,对末端制导控制策略、控制电路、控制系统进行了深入的研究与设计,实现制导炮弹从发射到精准打击固定目标的末端制导过程控制。主要研究内容如下:针对“82mm”口径小型炮弹为研究对象,阐述了弹体结构、炮弹末端制导过程、战术要求、坐标系及坐标变换,对炮弹弹体受力情况进行了分析,建立了炮弹的力学模型及六自由度运动模型。研究了炮弹弹道控制算法,提出了炮弹末端制导控制方案。根据小型制导炮弹的气动参数,采用MATLAB/Simulink对炮弹弹道控制轨迹进行了仿真,验证了控制算法的可行性,为炮弹末端制导控制系统研究与设计提供参数依据。研究了末端制导阶段的控制策略,提出了采用激光半主动自寻的与GPS/BD复合制导控制方法,目标跟踪利用四象限光电探测器捕捉法和激光信号锁定法。姿态控制系统采用三通道控制策略,以地面为基准信号,控制定舵片与动舵片相互协调,实现对攻击固定目标的弹道精确控制。研究设计了小型制导炮弹末端制导测控系统硬件电路,如激光半主动探测器、信号跟踪保持电路、GPS/BD双模定位组合电路、基于压敏传感器寻地电路及舵机控制电路。对整个制导控制系统编写了测控软件,并对硬件电路以及软件程序进行调试,在半实物转台的基础上进行了制导控制系统的测试与分析。测试结果表明:论文采用的末端制导控制方法是合理的,设计方案是有效的,硬件设计电路和软件程序是可行的。姿态控制角度范围在1~o以内、弹体落点误差(CEP)为10m以内,满足中低精度打击的战术指标。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ410.3
【部分图文】：
硕士学位论文5图 2.1 小型炮弹结构图2.1.3 炮弹末端制导过程以单兵发射的十字形布局的“82mm”制导炮弹为例，弹体射出炮膛后，首先打开舵翼，开始无控段的飞行模式。当接近弹道轨迹的顶点时，引信保险被解除，传感器、舵机和弹上电源处于激活状态。在飞过弹道顶点后，鸭翼张开，寻地装置开始工作，然后进入弹道转弯滑翔段阶段。当距固定目标 2~3km 时，地面或机载激光目标指示器连续向目标发射脉冲激光，导引头解锁并开始搜索目标，先在较大空间角范围内搜索目标，一旦搜索到目标，它将立即被锁定。激光回波被送入四象限光电探测器进行处理，并经光学系统完成聚焦，形成的激光光斑落在光敏元件上，此时形成目标相对于光学轴线的角偏差，经过光电转化处理后，可以检测出角偏差信号。在自动寻的导引下，形成控制命令，并驱动鸭舵与舵机执行，改变弹体飞行姿态，直到目标被击中，炮弹末端制导过程图如图 2.2 所示。图 2.2 炮弹末端制导过程图2.2 弹体控制系统的建模在炮弹研发中建模和仿真是一项非常重要的工作，不仅可以模拟弹体控制系统在真实作战环境下的运动状态，而且缩短了研发时间，降低了成本。建模仿真主要基于 Matlab/Simulink 软件，应用于小型弹体的系统建模和仿真，从六自由度运动模型可分析弹道的特性[33]。弹体飞行研究主要建立在弹体受力分析的基础，
改变弹体飞行姿态，直到目标被击中，炮弹末端制导过程图如图 2.2 所示。图 2.2 炮弹末端制导过程图2.2 弹体控制系统的建模在炮弹研发中建模和仿真是一项非常重要的工作，不仅可以模拟弹体控制系统在真实作战环境下的运动状态，而且缩短了研发时间，降低了成本。建模仿真主要基于 Matlab/Simulink 软件，应用于小型弹体的系统建模和仿真，从六自由度运动模型可分析弹道的特性[33]。弹体飞行研究主要建立在弹体受力分析的基础，
小型炮弹末端制导控制研究与设计体运动视为质点运动，将制导控制系将弹体状态及弹道参数使用数学进行运动状态，需选定合适的坐标系。若系；如果要描述弹体的运动和转动状的坐标系及其之间的转换关系。 XYZ图 2.3 所示，视坐标原点 A为炮弹质为 AX 轴，飞行方向视为正方向； A向符合右手定则。本文针对攻击地面
【参考文献】
本文编号：2840122
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ410.3
【部分图文】：
硕士学位论文5图 2.1 小型炮弹结构图2.1.3 炮弹末端制导过程以单兵发射的十字形布局的“82mm”制导炮弹为例，弹体射出炮膛后，首先打开舵翼，开始无控段的飞行模式。当接近弹道轨迹的顶点时，引信保险被解除，传感器、舵机和弹上电源处于激活状态。在飞过弹道顶点后，鸭翼张开，寻地装置开始工作，然后进入弹道转弯滑翔段阶段。当距固定目标 2~3km 时，地面或机载激光目标指示器连续向目标发射脉冲激光，导引头解锁并开始搜索目标，先在较大空间角范围内搜索目标，一旦搜索到目标，它将立即被锁定。激光回波被送入四象限光电探测器进行处理，并经光学系统完成聚焦，形成的激光光斑落在光敏元件上，此时形成目标相对于光学轴线的角偏差，经过光电转化处理后，可以检测出角偏差信号。在自动寻的导引下，形成控制命令，并驱动鸭舵与舵机执行，改变弹体飞行姿态，直到目标被击中，炮弹末端制导过程图如图 2.2 所示。图 2.2 炮弹末端制导过程图2.2 弹体控制系统的建模在炮弹研发中建模和仿真是一项非常重要的工作，不仅可以模拟弹体控制系统在真实作战环境下的运动状态，而且缩短了研发时间，降低了成本。建模仿真主要基于 Matlab/Simulink 软件，应用于小型弹体的系统建模和仿真，从六自由度运动模型可分析弹道的特性[33]。弹体飞行研究主要建立在弹体受力分析的基础，
改变弹体飞行姿态，直到目标被击中，炮弹末端制导过程图如图 2.2 所示。图 2.2 炮弹末端制导过程图2.2 弹体控制系统的建模在炮弹研发中建模和仿真是一项非常重要的工作，不仅可以模拟弹体控制系统在真实作战环境下的运动状态，而且缩短了研发时间，降低了成本。建模仿真主要基于 Matlab/Simulink 软件，应用于小型弹体的系统建模和仿真，从六自由度运动模型可分析弹道的特性[33]。弹体飞行研究主要建立在弹体受力分析的基础，
小型炮弹末端制导控制研究与设计体运动视为质点运动，将制导控制系将弹体状态及弹道参数使用数学进行运动状态，需选定合适的坐标系。若系；如果要描述弹体的运动和转动状的坐标系及其之间的转换关系。 XYZ图 2.3 所示，视坐标原点 A为炮弹质为 AX 轴，飞行方向视为正方向； A向符合右手定则。本文针对攻击地面
【参考文献】
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本文编号：2840122
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