变质心高旋炮弹飞行性能研究

发布时间：2021-03-26 05:26

　　针对采用变质心技术的高速旋转炮弹,考虑滑块的六自由度运动,基于牛顿力学建立了由炮弹和滑块组成的多体系统的动力学模型,并根据实际情况对模型进行了合理简化。推导了炮弹的攻角方程,并求得攻角方程的解,进而分析了滑块的平移和转动对炮弹飞行稳定性及弹道的影响。以滑块的旋转角加速度为控制量,基于滑模变结构理论设计了具有鲁棒性的姿态控制器。合理假设炮弹的射程、侧偏与滑块的轴向位移和径向位移之间的函数关系,并通过仿真确定相关系数,进而得到落点预测公式。考虑滑块质量的变化对落点预测方程待定系数的影响,并通过多次仿真找出待定系数与滑块质量之间的关系,最终得到落点预测方程关于滑块三个位移及质量的关系。针对给定的待修正射程和侧偏,基于落点预测公式,设定滑块的移动范围约束,以滑块的总位移量为性能指标函数,建立优化问题,采用遗传算法对优化问题进行求解,得到能够满足修正要求且滑块总位移最小的最优滑块移动方式。 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的和意义
    1.2 国内外研究概况及发展趋势
        1.2.1 变质心技术的研究现状及发展
        1.2.2 高速旋转炮弹修正及控制技术
    1.3 主要研究内容
    本章小结
第2章 变质心高旋炮弹动力学建模
    2.1 系统描述及坐标系
        2.1.1 坐标系的定义及转换
        2.1.2 系统描述
    2.2 系统六自由度模型的建立
        2.2.1 系统受到的力和力矩
        2.2.2 系统质心运动模型的建立
        2.2.3 绕质心转动的动力学模型
    2.3 攻角方程的建立
    2.4 稳定性影响分析
        2.4.1 陀螺稳定性分析
        2.4.2 动态稳定性分析
        2.4.3 追随稳定性分析
    2.5 仿真分析
        2.5.1 仿真初始条件
        2.5.2 仿真结果
    本章小结
第3章 基于滑模控制的变质心高旋炮弹姿态控制器
    3.1 滑模变结构控制理论基础
    3.2 滑模姿态控制器的设计
    3.3 仿真结果及分析
    本章小结
第4章 变质心高旋炮弹的落点预测及滑块位移的优化
    4.1 高旋炮弹落点预测方法
        4.1.1 滑块质量变化对落点预测方程的影响
        4.1.2 滑块位移变化对落点预测方程的影响
        4.1.3 落点方程的求解方法
    4.2 移动范围最小的滑块位移优化
        4.2.1 优化问题描述
        4.2.2 基于遗传算法的优化求解
    本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文与研究成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]弹道修正弹及其关键技术分析[J]. 张通,赵晓利.  飞航导弹. 2014(05)
[2]国外制导炮弹发展综述[J]. 白毅,仲海东,秦雅娟,夜乐萍.  飞航导弹. 2013(05)
[3]末制导炮弹发展概况和趋势[J]. 史博,赵志宁,白宝健.  价值工程. 2012(13)
[4]滑块机构下高旋弹头的逆系统设计方法[J]. 李永博,郭治.  火力与指挥控制. 2011(07)
[5]可旋转鸭舵对旋转弹丸纵向气动特性的影响[J]. 纪秀玲,王海鹏,曾时明,李东光.  北京理工大学学报. 2011(03)
[6]弹道修正弹修正执行机构综述[J]. 杨慧娟,霍鹏飞,黄铮.  四川兵工学报. 2011(01)
[7]高旋弹头滑块控制的建模与仿真[J]. 李永博,郭治.  火力与指挥控制. 2009(12)
[8]滑块机构下高旋弹头的姿态角速度控制[J]. 李永博,郭治.  兵工学报. 2009(10)
[9]滑块机构下高旋弹头的惯量张量特性分析[J]. 李永博,郭治.  电光与控制. 2009(09)
[10]高速旋转弹丸弹道修正原理分析及仿真[J]. 解增辉,刘占辰,黄吉传.  空军工程大学学报(自然科学版). 2009(02)

硕士论文
[1]遗传算法在函数优化中的应用研究[D]. 金芬.苏州大学 2008
[2]高速高旋弹方位制导的可行性分析[D]. 杨鹏.南京理工大学 2007
[3]滑模变结构控制系统设计方法研究[D]. 王祝炯.浙江工业大学 2003



本文编号：3101035