旋转制导炮弹动力学分析与稳定控制

发布时间：2021-01-03 04:23

　　随着现代战争的需要,火炮武器系统正在实现由面覆盖火力压制到远程精确打击的革命性转型升级,而炮弹的制导化是实现远程精确打击的关键。与导弹武器不同,制导炮弹的制导控制系统设计有其特殊性。采用旋转体制的制导炮弹在降低成本的同时带来了动态稳定性和通道间耦合的问题,对炮弹的制导控制精度有严重影响,在制导控制系统设计时必须重点考虑。本文以用于远程打击的旋转制导炮弹为研究对象,以弹体动力学分析和稳定控制系统设计为主要研究内容。首先,基于常用的坐标系、角度以及这些坐标系之间的旋转变换,对旋转制导炮弹空间运动过程进行受力分析,建立了低速旋转制导炮弹完整的运动方程组。为弹体动力学分析和稳定控制系统设计提供了数学模型。其次,根据合理的简化和小扰动假设,建立了线性化的弹体短周期运动模型,据此得出了弹体传递函数,并对旋转弹体的动态稳定性和失稳机理进行分析。为制导炮弹设计开环控制系统,并对开环控制不满足制导系统要求时,对弹体进行动力学调整的方法作了分析。然后,为提高制导系统的性能,设计过载自动驾驶仪来对弹体姿态运动进行稳定。讨论了引起控制系统通道间耦合的几个主要因素,并设计两回路过载自动驾驶仪,仿真结果显示引入驾... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

EX-171式127mm增程制导炮弹

段是从上世纪 80 年代至今，以各种“打了不用管”的自主例如美国研制的新一代 XM982 型“神剑”制导炮弹[10]，采自主式制导方法，最大射程 64km，圆概率误差仅 10 到 20击和火力支援，提高制导炮弹的射程是世界各国的研究热采用火炮发射+火箭助推+滑翔实现远射程。现在，许多国弹的研究工作。例如，美国海军装备的 127mm EX-171 制，采用助推滑翔技术，大大提高了炮弹射程，使炮弹获得了能力[11][12][13]。美国海军 155mm 先进舰炮系统的 LRLAP 炮飞行等增程方案[14][15]，最大打击距离可达 185km。从发展两国一直是制导炮弹研究、制造、使用领域的领跑者。图 1-1 EX-171 式 127mm 增程制导炮弹

图 4-4 稳定控制系统框图制旋转炮弹采用两回路过载自动驾驶仪时，其惯个加速度计。自动驾驶仪是在准弹体系下设计的利用坐标系之间的旋转变换关系，求得弹体系下驶仪是由角速度反馈构成的阻尼回路来提高弹体主回路来加快指令响应速度，如图 4-5 所示。其中数，DCk 用于调整闭环增益，Ak 为加速度计反馈馈回路增益。*zc *yc *z *y 1 2 1c 2c AkDCkAk DCkGkGk

【参考文献】：
期刊论文
[1]双通道控制旋转导弹舵面控制律研究[J]. 王枫,梁谷,梅志伟,廖欣.  上海航天. 2017(S1)
[2]远程制导炮弹技术现状及发展趋势[J]. 侯淼,阎康,王伟.  飞航导弹. 2017(10)
[3]美国海军新概念武器现状和发展[J]. 付彩越.  舰船科学技术. 2017(03)
[4]舰炮制导弹药发展研究[J]. 孙世岩,朱惠民,宋歆,徐迅之.  火力与指挥控制. 2016(12)
[5]制导炮弹转速测量技术研究进展与展望[J]. 尚剑宇,邓志红,付梦印,汪顺亭.  自动化学报. 2016(11)
[6]高机动旋转导弹鸭式双通道控制研究[J]. 李克勇,杨永强,黄金.  上海航天. 2016(02)
[7]美军制导弹药发展现状及趋势[J]. 王琦,穆希辉,路桂娥.  飞航导弹. 2015(08)
[8]采用脉宽调制式舵机的滚转导弹自动驾驶仪设计与研究[J]. 范世鹏,林德福,祁载康,路宇龙,姚怀瑾.  兵工学报. 2014(10)
[9]滚转导弹过载驾驶仪控制耦合解耦算法研究[J]. 宋韬,林德福,魏志军,李川.  兵工学报. 2014(04)
[10]舰炮火箭助推滑翔增程制导炮弹现状及应用研究[J]. 胡江,王连柱,解维河.  飞航导弹. 2013(10)

博士论文
[1]双通道控制滚转导弹的控制技术研究[D]. 范世鹏.北京理工大学 2015
[2]旋转导弹制导控制与稳定性问题研究[D]. 李克勇.北京理工大学 2014
[3]旋转制导炮弹飞行弹道及控制系统设计方法研究[D]. 杨荣军.南京理工大学 2012

硕士论文
[1]变结构控制算法研究及其在导弹控制系统中的应用[D]. 左志丹.哈尔滨工程大学 2013



本文编号：2954309