自旋制导火箭弹总体及姿控系统设计

发布时间：2021-05-09 16:48

　　传统火箭弹具有速度小,机动性差,命中精度低的特点,难以满足现代战争的需要。随着精确制导技术的发展,该技术可用于提高火箭弹的精确打击能力。本文以某型火箭弹改型为背景,在原火箭弹弹径尺寸不改变条件下,通过引入飞控执行机构,使火箭弹具有制导能力。文中给出了新型火箭弹的总体设计方案,并针对改型后火箭弹的俯仰、偏航通道的交叉耦合及姿态控制系统设计开展了深入的研究。依据火箭弹战术指标,对火箭弹总体进行设计。由于火箭弹弹体内尺寸限制,只允许采用一对鸭舵作为飞控执行机构。为了实现一对鸭舵控制两个通道的功能设计,改型后的火箭弹采用自旋飞行方式,即通过自旋使鸭舵在随弹体旋转中实现对俯仰和偏航的控制。作为总体设计方案,文中依次给出飞行弹道设计、外形设计、结构设计等,并确定了其中的关键技术参数。由于火箭弹的自旋飞行,使其动力学特性显著区别于其它飞行器。为此分析了周期性操纵力和操纵力矩的产生机理,采用等效舵偏角建立了自旋火箭弹的均态动力学模型。自旋可以有效降低气动不对称、推力偏心等干扰因素的影响,减小无控飞行段的散布,保持弹体的稳定性,提高命中精度。同时,还将导致气动耦合、惯性耦合和控制耦合等问题,文中探讨了动... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 自旋火箭弹/导弹的发展
        1.2.2 自旋飞行器的解耦方法研究现状
        1.2.3 自旋飞行器的姿态控制系统设计研究现状
    1.3 研究内容
2 自旋火箭弹的总体方案设计
    2.1 引言
    2.2 战术技术指标
    2.3 总体设计方案
        2.3.1 弹道设计
        2.3.2 气动外形
        2.3.3 结构设计
        2.3.4 制导方式
    2.4 本章小结
3 自旋火箭弹的数学模型
    3.1 引言
    3.2 常用坐标系及其转换关系
    3.3 作用在自旋火箭弹上的力和力矩
        3.3.1 作用在自旋火箭弹上的力
        3.3.2 作用在自旋火箭弹上的力矩
    3.4 自旋火箭弹的操纵力和操纵力矩产生机理
    3.5 自旋火箭弹的飞行动力学模型
        3.5.1 动力学方程
        3.5.2 运动学方程
        3.5.3 质量变化方程
        3.5.4 几何关系方程
        3.5.5 自旋火箭弹运动方程组
    3.6 扰动运动模型的建立及其线性化
        3.6.1 扰动运动模型
        3.6.2 运动模型的线性化
    3.7 本章小结
4 自旋火箭弹的解耦
    4.1 引言
    4.2 动力学系统的耦合与弹体动态特性分析
        4.2.1 动力学系统耦合特性
        4.2.2 弹体动态特性
    4.3 准弹体坐标系下舵机系统模型
    4.4 自旋火箭弹的逆奈奎斯特阵列分析
        4.4.1 动力学系统的INA分析
        4.4.2 舵机系统的INA分析
    4.5 自旋火箭弹的解耦补偿器设计
        4.5.1 动力学系统解耦补偿器设计
        4.5.2 舵机系统解耦补偿器设计
    4.6 本章小结
5 自旋火箭弹的姿态控制系统设计
    5.1 引言
    5.2 PID控制系统设计
    5.3 自适应控制系统设计
        5.3.1 Lyapunov稳定性理论
        5.3.2 模型参考自适应控制系统设计
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]自旋导弹控制耦合及补偿解耦性能研究[J]. 贾宝,薛林,闫晓勇.  现代防御技术. 2015(02)
[2]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)
[3]自研“第一”2020生命久长:红箭—8反坦克导弹[J]. 秦延景.  轻兵器. 2013(19)
[4]国外远程制导火箭弹技术现状与趋势[J]. 张明星,黄晓霞.  四川兵工学报. 2013(07)
[5]鸭式布局旋转导弹气动特性研究[J]. 张平峰,周志超.  上海航天. 2013(03)
[6]一种旋转导弹解耦控制方法[J]. 杨立峰,闫晓勇.  现代防御技术. 2011(04)
[7]一种单通道旋转导弹自动驾驶仪设计方法[J]. 高庆丰,夏群力,方蜀州,陈罗婧,刘旭辉.  北京理工大学学报. 2011(06)
[8]基于INA方法的旋转导弹解耦研究[J]. 杨明星,杨军.  计算机仿真. 2011(05)
[9]滚转弹道导弹耦合特性研究[J]. 刘君,孟云鹤,程伟民,汤国建,陈克俊.  弹箭与制导学报. 2011(01)
[10]便携式反坦克导弹的装备与发展[J]. 吴涛,邱娜.  舰船电子工程. 2010(06)

博士论文
[1]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



本文编号：3177665