基于神经网络算法的弹丸阻力系数辨识

为了解决传统辨识方法在应用于弹丸气动参数辨识时所存在的建模误差问题,基于极大似然准则,采用神经网络-牛顿法,对无控旋转弹丸的飞行状态数据进行处理,提取出其零升阻力系数。仿真结果表明,该算法具有较高的辨识精度和可靠性。基于实测数据,采用该算法和应用已成熟的扩展卡尔曼滤波算法进行辨识。结果表明,神经网络算法的前期辨识精度较高,但中期误差较大,而扩展卡尔曼滤波的前期精度较差,故可结合二者的优点有效地解决工程实际问题。     

基于粒子群-牛顿算法的弹丸阻力系数辨识

针对传统牛顿迭代法在辨识弹丸气动参数时需要精确估计参数初值的问题,提出了基于粒子群初值选取的牛顿迭代优化算法辨识弹丸的零升阻力系数.采用弹丸的六自由度模型作为系统模型,以最大似然准则作为辨识判据,结合粒子群算法的群体搜索性以及牛顿迭代法的局部细致搜索性,对辨识判据进行了优化,并且根据灵敏度计算分析了参数的可辨识性.通过仿真和实际数据辨识对算法的精确性和可靠性进行了验证.仿真和实际辨识结果表明,该方法能有效地辨识旋转弹丸零升阻力系数,可为进一步提高射表精度、节省用弹量提供参考价值.     

基于自适应混沌变异粒子群优化算法的旋转弹丸气动参数辨识

将最大似然准则应用于高速旋转弹丸的气动参数辨识问题中,提出一种新的自适应混沌变异粒子群算法求解该准则下的气动参数最优解,进而得到弹丸的气动参数。该算法通过自适应调整惯性权重、利用混沌优化的思想产生初始粒子、设定早熟判别机制来判断是否陷入局部最优解,并通过粒子变异的策略使其跳出局部最优解等方法进一步优化基本粒子群算法。通过常用的测试函数对该算法进行了测试,测试结果表明：相比于基本粒子群算法,该算法具有收敛速度快、寻优精度高、应用范围广等优点。利用系统仿真的方法模拟弹丸的自由飞行数据,并利用该数据结合所提算法对弹丸的主要气动参数进行辨识,辨识结果表明：该算法可以有效辨识弹丸的气动参数,且精度高,收敛速度快,可以应用于工程实际问题。     

舰炮间瞄射击的辨识修正方法

为克服舰炮对岸射击时有时不能进行射击修正的缺陷,提出了利用舰载观测器材跟踪飞行弹丸坐标,辨识弹道气象参数,求取弹着偏差量的射击修正方法.通过对影响弹丸飞行弹道因素的分析,确定了需辨识的参数和弹道方程组模型,建立了基于非线性最小二乘的弹道辨识算法模型.仿真试验证明了本方法的正确性和可操作性,对于提高舰炮对岸射击精度具有重要作用.     

基于极限学习的弹丸阻力系数辨识

气动参数对弹丸的弹道特性起决定性作用,在无控弹丸研制过程中,准确获取弹丸气动参数是减小落点散布、提高打击精度的基础与关键.为了进一步提高弹丸阻力系数的辨识精度,基于质点弹道方程,通过数值仿真产生弹道数据,利用极限学习方法在多种噪声环境下实现弹丸阻力系数弹道大数据辨识.该方法随机产生输入权重以及隐含层神经元阈值,随机生成...     

基于极大似然法的高速无人艇操纵响应模型参数辨识

高速水面无人艇操纵性预报精度取决于其运动模型中的参数获取精度,针对传统扩展卡尔曼滤波算法难以获取较高精度的模型参数问题,提出一种采用极大似然法辨识获取无人艇操纵运动2阶非线性响应模型参数的方法。基于某无人艇响应模型参数进行20° Z形仿真实验,采集艏向角和舵角变化数据,根据辨识原理与前向差分法设计一种极大似然辨识方法,通过辨识获取了模型参数。进一步研究发现在极大似然法辨识过程中部分参数有参数漂移现象产生,分析得到参数漂移产生的原因在于使用差分法处理Z形实验数据时忽略了舵角变化率的影响。采用正弦仿真实验数据结合极大似然法进行改进辨识研究,其舵角变化率可直接对舵角求导得到。针对极大似然法与扩展卡尔曼滤波算法的辨识结果展开操纵运动仿真实验。实验结果表明：通过极大似然法辨识获取的参数比传统卡尔曼滤波算法能更精确地预报无人艇的操纵运动,且基于正弦仿真实验数据辨识能有效解决极大似然法的参数漂移,从而为极大似然法辨识结果提供更高的精度。     

基于改进粒子群算法的旋转弹气动系数快速辨识

为了准确、快速地辨识旋转弹主要气动系数,建立了一个基于改进粒子群算法的气动系数快速辨识模型。该辨识模型以四自由度修正质点弹道模型为基础,以最小标准欧几里德距离为辨识准则,利用弹丸自由飞行试验测得的速度和转速数据,可同时辨识出弹丸的零升阻力系数、升力系数导数、极阻尼力矩系数导数以及马格努斯力系数导数。利用某155 mm旋转弹仿真所得的弹道数据对提出的气动辨识模型进行验证。结果表明:与气动系数理论值相比,零升阻力系数、升力系数导数与极阻尼力矩系数辨识值的平均相对误差较小,当马赫数在0.8～1.25范围内马格努斯力系数导数相对误差约为30%～50%,但马赫数在1.25～2.7范围内其误差较大; 根据气动系数辨识值计算出的弹道数据与仿真弹道数据相比,射程在26 km时相差约为8 m,速度变化完全一致; 相比于标准粒子群算法,提出的改进粒子群算法具有更快的收敛速度。     

一维弹道修正引信的弹道辨识方法

根据一维弹道修正技术原理，基于质点弹道提出了一种新的弹道辨识方法，即通过弹道最小速度点的速度值及其出现时间来确定弹丸实际飞行弹道，并证明了其唯一性，仿真分析表明，该方法对弹道的识别精度较高。     

基于FLUENT和ADAMS的外弹道加速度仿真

针对目前无控旋转弹外弹道测量方法存在测量精度偏低和测试成本较高的问题,提出了基于FLUENT动力学仿真软件和ADAMS运动学仿真软件相结合的弹丸外弹道仿真方法。该方法在弹丸空气受力分析基础上,通过FLUENT仿真软件建立弹丸的几何模型和计算域,并进行网格划分,得到弹丸的速度受力云图;利用ADAMS仿真软件得到弹丸的三维模型,对模型进行参数设定和施加载荷,得到弹丸的速度和加速度仿真曲线。仿真结果与实验中弹载测试仪实际测得的加速度、速度曲线变化规律基本一致,表明所提方法能够实现无控旋转弹丸的外弹道飞行仿真,能为弹丸外弹道的测试提供参考。     

基于基准角和补偿角的常规弹药滚转角磁探测算法研究

常规弹药发射过程中的高过载和飞行过程中的高速旋转使得陀螺仪等传统的姿态角测量系统无法正常工作,以地球磁场为测量基准,通过相关算法实时辨识弹丸的姿态角,具有一系列的优点.将弹丸的滚转角分解为基准角和补偿角,给出了处于射击平面内的弹丸滚转角解算方法并进行了误差分析.针对弹丸的摆动及地磁信号测量误差进行了仿真.仿真结果表明,该解算方法具有较高的精度,基本能够满足常规弹药简易制导滚对转角探测的需要.     

基于FFT旋转弹丸转速数据处理方法

针对高速旋转弹丸的转速测试问题,分析了转速测量装置硬件设计和转速数据的处理方法。根据电磁感应原理。利用傅里叶变换技术将时域电压信号转换为频域信号,对含有噪声的电压信号进行频谱分析,提取幅值最大的频率分量所对应的频率值即可认为是弹丸的实际转速,其它频谱分量认为是噪声分量。在某靶场进行实际弹道实验,利用所提方法对实际实验数据进行处理,得到了全弹道的转速-时间数据。实验及数据处理结果表明:所提方法可行,对实际工程应用具有较大的指导意义。     

CG-01高速风洞弹箭模型动稳定性导数实验系统设计

为在风洞中真实模拟弹箭飞行运动状态,提高弹箭模型动稳定性导数测量水平,在CG-01高速风洞全新研制了一套动稳定性导数实验系统。该系统包含控制子系统、数据采集子系统、数据处理子系统和中小长细比模型实验装置、大长细比模型俯仰振动实验装置、旋转弹模型实验装置3个不同的实验装置。针对中小长细比模型,采用传统强迫振动方法建立了滚转、偏航和俯仰振动的实验装置;通过尾部强迫振动方式,开发出针对小口径、大长细比模型的俯仰振动实验装置;利用电机驱动弹体旋转,研制出两自由度旋转模型实验装置。整套实验系统经过了标模风洞验证实验,结果表明：中小长细比模型动稳定性导数实验装置在不同马赫数和迎角下测量的结果具有较高的精度;与国内外实验数据和计算流体力学数据进行了对比分析,实验结果处在可接受的误差范围内。大长细比模型和旋转模型动稳定性导数实验装置具有较高的工程应用价值。     

分段组合Kalman滤波在滚转弹SINS/GPS系统中的应用研究

为解决滚转弹SINS/GPS系统的运动参数估计问题,建立了广义误差模型,采用输出校正滤波对测量误差进行估计,进一步将输出校正滤波和反馈校正滤波进行了分段组合,给出了输出校正和反馈校正滤波原理图和分段组合流程图。根据SINS/GPS组合系统松组合模型,以某滚转弹六自由度仿真数据为例进行仿真。仿真结果表明,文中提出的分段组合Kalman滤波方法提高了估计精度。研究结果可为精确测量滚转弹的运动参数问题提供有效的解决办法。     

高速旋转条件下的弹丸气动特性研究

为了能定量揭示弹丸旋转对马格努斯效应的影响,数值模拟了旋转弹丸在不同来流与转速条件下的流场分布,分析了马格努斯现象的产生机理,以及通过弹体表面压力分布分析了旋转对各气动力的影响,得知旋转对升阻力影响很小,可忽略不计; 得到了攻角、马赫数以及转速变化时马格努斯效应对弹丸表面压力分布的影响。结果表明,弹尾部是影响马格努斯效应的主要部位,小攻角情况下马格努斯力及力矩系数随攻角及转速呈线性变化,而随马赫数增大,旋转效应对弹丸影响越来越小。提出并验证了适用于小攻角、超声速情况下马格努斯力及力矩系数的经验公式,可为相关旋转弹丸的改进与设计提供指导。     

某型弹道修正弹落点散布规律研究

为了得到某型弹道修正弹的落点散布规律和射击精度评定方法,以蒙特卡洛打靶获取的落点数据为基础,通过基本的数值统计分析、直方图法、概率纸法、偏度峰度法以及SPSS软件分析等方法,对修正弹落点散布情况进行统计分析,确定了其散布服从二维正态分布,得到了相应的概率密度函数,对比了修正弹与无控弹的射击精度。结果表明,弹道修正弹射击精度的评定可以采用与无控弹同样的指标和计算方法,为修正弹项目验收的射击精度评定部分以及后续的作战使用提供了理论和技术支撑。     

降落伞ー旋转弹系统落速及转速数值模拟

降落伞一旋转弹系统具有复杂的动力学特性，为研究其下落速度与转速的变化过程，在准定常假设下，应用降落伞一旋转弹系统动力学及计算流体动力学对其进行数值模拟。计算中不考虑水平随机风对降落伞一旋转弹系统的影响，不计降落伞、伞绳及旋转弹流场的相互影响，对降落伞及旋转弹流场分别进行数值模拟，所得竖直方向速度及弹的转速随时间变化曲线与空投试验结果相符较好。该方法具有通用性，可应用于一般情况下降落伞一旋转弹系统设计分析及指导降落伞一旋转弹系统投放试验。     

磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的原理分析

针对用磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的问题,提出了磁阻传感器滚转角及磁阻传感器滚转角速率的概念,给出了磁阻传感器测量方程和磁阻传感器滚转角速率的测量方程.经过理论推导给出了弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率的关系式,分析结果表明弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率之间的测量误差受弹丸俯仰姿态、偏航姿态和射向的影响.数值仿真表明,弹丸滚转角速率的地磁测量方法在一定条件下是可行的,但在工程实际应用中难以保证滚转角的精确测量.     

弹带对高速旋转弹丸气动特性影响的数值模拟

为了研究弹带对高速旋转弹丸气动特性的影响,采用2阶Roe差分格式求解三维Navier-Stokes方程,湍流模型为SST k-ω模型。采用滑移网格技术处理弹体旋转引起的运动边界。以文献［6］进行风洞实验的155 mm无弹带弹丸为算例,数值计算结果与风洞实验数据吻合良好。分别对含弹带与无弹带弹丸在不同来流马赫数与攻角条件下的绕流场开展数值模拟,得到二者流场结构图谱及气动特性差异。分析结果表明：两种弹丸计算模型在弹带之前的压力分布基本一致,但弹带将诱导弹丸气动阻力面积增大,阻力系数有一定程度的升高,而且在弹带之后二者的压力分布差异较大;弹带因素对旋转弹丸气动特性的影响不可忽略。