偏转弹头导弹动力学建模研究

偏转弹头导弹是一种新颖的变外形导弹,通过操纵弹头相对弹体偏转改变导弹的气动特性并产生机动过载。而弹头偏转造成的影响并不局限于气动方面,导弹的动力学模型本身也随之改变。为了发展偏转弹头技术,对其进行动力学建模研究十分必要。文章采用质点系的动量定理和动量矩定理推导了偏转弹头导弹的动力学模型,引入矢量的代数表达形式精简了推导过程,并且采用定性分析和仿真的手段对动力学模型进行了适当的简化,兼顾了模型的精确性和适用性。     

自旋导弹弹体自旋角速度的确定

本文首先对自旋导弹弹体运动的复数状态方程,在控制机构的等效偏转角为阶跃值的条件下求解。然后分析不同的自旋角速度对弹体运动的稳态性能和动态过程的影响。在此基础上,得出要使弹体具有良好的运动性能时,弹体的自旋角速度应选取的合理范围。     

风标头的动力学在系统分析中的作用

目的研究风标头的动力学在制导航弹系统分析中的作用. 方法对风标头的动力学进行分析,由于其时间常数很小,因此其动力学模型可大大简化. 结果与结论在进行全弹的动力学仿真时,由于与弹体动力学相比风标头的时间常数很小,因此可采用其简化模型计算而不影响仿真的精度.     

基于ADAMS的盘-销模型制动尖叫发生机理研究

在结合有限元分析理论和多体系统动力学分析理论的基础上,应用HYPERWORK软件和ADAMS软件,建立盘-销多柔体仿真模型,配合制动台架尖叫试验,通过仿真来预测各零件的运动响应,从而进一步深入研究摩擦特性、模态耦合对触发制动尖叫的影响.结果表明,用多柔体系统动力学仿真来研究制动尖叫的技术路线是可行的;制动尖叫发生与否主要取决于模态耦合;仿真尖叫频率在2100Hz,与台架试验2000Hz一致.灵敏度仿真分析表明,制动尖叫对制动盘转速不敏感,但对摩擦力和法向载荷大小敏感;只有在合适的法向载荷下,才会发生制动尖叫;摩擦系数越大,则越容易发生制动尖叫.     

单层板壳穿甲数值仿真分析

板壳结构在高速冲击载荷作用下的穿甲是非常复杂的高度非线性动态响应过程,现有各种理论和实验研究方法都有各自不同的应用范围与条件.借助于有限元程序LS-DYNA对单层板壳结构在具有锥形弹头导弹高速冲击载荷作用下的侵彻、穿孔过程进行数值仿真分析,讨论弹体以不同速度、不同角度冲击不同厚度钢板所形成的塑性区域范围、破口形状和破口半径,定量描述了穿甲后钢板中的塑性区分布以及破口半径的大小.仿真分析表明,弹体的冲击速度和入射角度是影响板壳中塑性区分布范围和破口半径大小的主要因素.表明该数值算法适用于解决高速冲击动力学问题,模拟和预测材料在高速冲击下的瞬态响应.     

基于 PID 控制的月面巡视探测器坡度行驶仿真分析

通过月面巡视探测器爬坡轮与地面的相互作用分析,建立月面巡视探测器坡度行驶地面力学模型。根据双闭环直流调速系统工作原理,采用位置式PID控制算法编写了电机驱动仿真模块,并将电机驱动仿真模块融合到月面巡视探测器多体动力学仿真体系中,构建了完整的月面巡视探测器动力学仿真系统。对月面巡视探测器坡度行驶工况进行仿真分析,初步实现了对月面巡视探测器动力学模型的验证,为月面巡视探测器驱动控制算法、运动规划和路径规划仿真提供技术支持。     

筒口气幕环境的导弹出筒过程受力影响

为研究在发射筒口加载气幕保护装置后所生成的气幕环境对导弹发射过程中的受力影响,基于气幕环境及动量、动量矩定理建立了导弹水下垂直发射出筒过程动力学模型并开展了仿真计算,分析了2、3 m/s 2种航速在有无气幕保护时对弹体发射出筒受力影响.结果表明:有无气幕2种工况下,随着航速的增加,指定截面的导弹出筒载荷明显增大,有无气幕2种工况弹体出筒均伴随着较大的振荡过程,气幕对出筒过程力学环境改善作用明显,尤其对于航速2 m/s工况下弹体受力大约降低了50%.研究结果可以应用于相关系统方案设计论证、弹体运动及发射安全性评估.     

柴油机曲轴与气缸体系统动力学仿真研究

利用有限元模态综合技术得到曲轴、飞轮及气缸体柔性体模型，运用雷诺油膜方程描述主轴承油膜的非线性特性，建立了曲轴组件与气缸体耦合多体动力学仿真模型，在ADAMS仿真平台上对模型进行了多柔性体动力学仿真分析.由仿真计算得到关于气缸体NVH（噪声、振动与平顺性）特性的载荷和位移边界条件，如活塞侧向拍击力、主轴承载荷、主轴承油膜最小厚度随曲轴转角曲线.在仿真环境下比较了采用柔性气缸体和刚性气缸体两种条件下曲轴的主轴颈轴心轨迹图，最后利用试验测量的气缸体表面节点振动数据验证了耦合系统动力学仿真结果的有效性.     

弹体水中自振特性的有限元分析

鱼雷及潜射导弹在水中的自振特性直接影响它们的水弹道,而其自振特性不仅受流体动压力的影响,还受不同水深下的静水压力的影响。为研究类似结构在水中的动态特性,将结构及其周围有限域内的流体组成一个耦合系统,依据流体力学、结构动力学及变分原理推导了结构-流体耦合系统的动力学方程,进而给出了考虑介质影响的结构动力特性的数值方法。建立了液体浸没弹体的有限元模型,利用非对称法分析了弹体结构的静水模态。结果显示静水模态的固有频率比干模态有较大下降,振型类似;用考虑初应力刚度的有限元方法计算了不同水深对导弹自振特性的影响,所得结果和方法可供流固耦合方面的研究参考。     

客车空气悬架的建模与K&C特性分析

根据某新型大客车的设计要求,运用刚柔耦合的建模方法对客车关键部件进行了柔性处理,建立了前悬架的刚柔耦合的Adams多体动力学模型,并对悬架系统进行了动力学仿真分析。结合理论分析得出该悬架的K&C(Kinematics&Compliance)特性相关数据,以及悬架在运动过程中的参数变化范围,为后期的调校和生产提供了可靠的理论数据。     

建筑结构离散变结构控制的组合趋近律方法

抖振问题是离散变结构控制方法应用于土木工程结构振动控制中的突出障碍。为了能较好地解决离散变结构控制的抖振问题,采用了一种含有组合趋近律的离散变结构控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究。依据所采用的组合趋近律推导了控制律的表达式,并且针对最大控制力受到限制时的情况,引入了饱和控制方法。以一个3层剪切型建筑结构模型为例验证所提出的离散变结构控制方法的有效性,算例分析结果表明,所提出的离散变结构控制方法能够有效地减小结构的地震峰值响应,同时控制系统的抖振很小,从而保证控制系统具有稳定的性能。     

失效概率计算的截断重要抽样法

在结构可靠性分析中,传统的重要抽样法通过将抽样中心移到设计点处,从而提高了抽样效率。在传统的重要抽样方法基础上,通过引入截断的重要抽样函数,提出了失效概率计算的截断重要抽样法。与传统的重要抽样法相比,所提方法将重要抽样的区域控制在以均值点为球心的超球之外,从而进一步提高了抽样效率。推导了截断重要抽样方法的失效概率估计值的方差和变异系数计算公式。算例结果表明:在相同的抽样次数下,截断重要抽样法比传统的重要抽样法具有更小的失效概率估计值变异系数,而在相同的计算精度下,截断重要抽样法所需的样本数更小,这说明截断重要抽样法比传统重要抽样法具有更高的效率。     

高维小失效概率可靠性分析的序列重要抽样法

针对工程实际中大量存在的高维小失效概率问题,提出了基于子集模拟的序列重要抽样法。该方法首先利用子集模拟的基本思路,通过引入合理的中间失效事件将概率空间划分为一系列的子集,然后再依据重要抽样法的思想,逐步构造序列重要抽样函数来求得失效概率的估计。文中给出了序列重要抽样法求解高维小失效概率的基本步骤,并用算例验证了所提方法的效率和可行性。数值算例和工程算例的结果均表明,基于子集模拟的序列重要抽样法不依赖于极限状态方程的形式,且适用于非正态分布随机变量,其可靠性分析结果有很高的计算精度。     

自适应机翼的控制系统设计及其试验研究

针对自适应机翼的特点和研制要求,研究了控制系统的设计与实现,较好地解决了飞行中机翼参数时变的问题,并使系统对控制律做了合理的约束,根据最优控制理论对具体方案进行了理论分析和物理试验。结果表明,采用具有辅助模型自适应控制理论的控制器能够有效、准确、快速地达到设计目标跟踪和设计状态回归两项重要指标,系统的鲁棒性、收敛性和稳定性都得到明显体现,且能很好地实现在线控制。     

基于响应面的变复杂度气动分析模型

结合变复杂度和响应面近似建模方法，采用CFD和工程估算气动分析方法，构建了基于响应面校准的变复杂度气动分析模型。以冲压发动机导弹为例，采用拉丁超方取样技术，选取6个CFD计算状态，建立了差值和比值校准响应面，并比较校准后的气动性能与CFD分析。结果显示，基于差值校准响应面的变复杂度方法具有较好的逼近能力和计算效率，适合于飞行器多学科设计优化过程的气动分析。     

主/被动雷达导引头信息融合方法研究

针对导弹制导系统的特点要求,研究了基于Kalman滤波的信息融合算法并将其应用于主/被动雷达多模导引头系统中。研究了基于标量加权的分布式融合算法和基于增广测量方程的集中式融合算法并进行了数字仿真。研究结果表明信息融合算法能够提高多模导引头的测量精度,使融合精度受单一传感器影响更小,同制导律的闭合仿真也表明信息融合技术提高了制导精度,减小了脱靶量;分布式融合算法更方便实现时间校准从而便利于多模复合制导使用。此外,所研究的融合算法计算量小,易于工程应用。     

基于阵列误差校正的波束域方位估计算法实验研究

针对阵列误差的存在会导致波束域高分辨方位估计算法性能下降的问题,给出了一种基于阵列误差校正的波束域处理方法。该方法利用单个校正源,根据实际测量数据,在获取基阵实测阵列流形的基础上,实现了对阵列误差的校正,进而利用波束域MUSIC算法估计出信号的方位。实验结果验证了基于实测阵列流形的阵列误差校正方法可以有效增强波束域高分辨算法对阵列误差的稳健性。     

基于鲁棒跟踪控制的飞控系统自适应重构技术研究

应用多模型自适应控制技术可以有效地抑制作动器故障引起的参数大范围跳变。基于多模型自适应控制思想,提出了一种基于鲁棒跟踪控制的飞控系统作动器故障重构设计方法。首先建立作动器故障参数模型;然后根据故障的随机性,设计一系列并行的辨识模型,每个模型对应一种故障,同时对应于每个辨识模型建立一个控制器;最后根据飞行品质的要求,设计鲁棒跟踪控制器,由于控制器采用了积分项,可很好地抑制扰动。用该方法对某型飞机纵向控制系统进行仿真,结果表明在升降舵严重受损的情况下,飞机仍能保持良好的性能。     

某型激光制导炸弹导引精度仿真研究

针对存在于某型激光制导炸弹导引过程中的若干误差源,建立了各自的数学模型,给出了一种导引精度描述模型。在此基础上采用统计试验法通过计算机六自由度全弹道仿真,评估了各种误差作用下的导引精度,并对仿真结果进行了分析。仿真试验表明航弹在典型投弹条件下能够满足导引精度设计指标。