滚转弹道导弹耦合特性研究

研究滚转弹道导弹的耦合特性。从滚转弹道导弹的耦合机理分析出发,运用对角优势度与Gershgor-in带定量的分析了某型滚转弹道导弹耦合特性,并初步分析了滚转弹道导弹耦合特性对控制系统设计的影响。分析结果表明:为了降低控制系统设计难度,滚转弹道导弹滚转速度应小于某一特定值,在起飞开始阶段其主要受运动耦合部分限制,而后则由控制耦合部分所决定。     

基于专家PID的滚转导弹控制系统

针对滚转导弹俯仰和偏航通道较强的气动不确定性和运动耦合,设计了一种专家PID控制系统。建立了滚转导弹的动力学模型,并采用十字舵来控制俯仰和偏航通道,利用专家PID控制方法设计该导弹的控制系统,并在Matlab中对控制系统进行仿真。仿真结果表明:该控制器能满足良好的性能要求,具有较强的鲁棒性和自适应性,能有效应对俯仰和偏航通道产生较强气动和运动耦合。     

基于专家PID 的滚转导弹控制系统

摘要：针对滚转导弹俯仰和偏航通道较强的气动不确定性和运动耦合,设计了一种专家PID 控制系统。建立了 滚转导弹的动力学模型,并采用十字舵来控制俯仰和偏航通道,利用专家PID 控制方法设计该导弹的控制系统,并 在Matlab 中对控制系统进行仿真。仿真结果表明：该控制器能满足良好的性能要求,具有较强的鲁棒性和自适应性, 能有效应对俯仰和偏航通道产生较强气动和运动耦合。     

制导炮弹滚转控制系统设计

某鸭式布局的制导炮弹,采用自旋尾翼的方式可实现鸭舵对弹体的滚转控制。基于小扰动假设推导出制导弹滚转运动的扰动方程,分析了滚转运动特性及鸭舵偏转对滚转运动的影响,建立了相应的滚转运动稳定回路模型,回路中滚转控制用比例微分(PD)控制方式来实现。采用Matlab/Simlink软件建立了制导弹滚转控制的仿真模型,根据系统的性能要求用Simulink中的Simulink Response Optimization模块对控制系统进行了优化设计。结果显示弹体滚转位置0.2s可以控制到位,设计结果较好地满足了滚转控制系统品质指标的要求。     

弹道式再入飞行器的飞行动力学问题

本文从作者的观点对弹道再入飞行器的飞行力学问题作了历史回顾与总结,重点放在近15年中在小型化高性能弹道式导弹弹头研制中所遇到的关键技术—弹头滚转与滚转异常,滚转对弹头精度的影响及滚转控制。 60年代中,在高弹道系数小型化再入飞行器试验中出现了滚转异常现象,已证明滚转异常是由再入飞行器质量和外形的不对称及其综合作用而造成的,它曾经是高性能弹道导弹弹头研制中令人吃一惊的一个问题。文中介绍了作者如何发展与应用经典的欧拉角坐标系来描述现代弹道式再入飞行器的运动,讨论了经典欧拉角坐标系的产生,它与气动弹道坐标系和体轴坐标系的关系,以及它在近15年中在高性能小型化弹道导弹研制中在一些关键问题上的应用。文中还谈到了再入飞行器滚转异常问题的解决,再入飞行器的被动式滚转控制、主动式滚转控制以及主动式端头冷却。     

弹道导弹激光引信测高算法研究

激光引信在弹道导弹上的作用是用于测量并控制弹头战斗部的爆炸高度。根据激光方向性好、能量集中、激光引信在弹头上的安装位置、特殊方式以及弹头自旋等特点，设计了一种适用于弹道导弹激光引信的测高算法，该算法简单实用，便于实现，为激光引信在弹道导弹上的成功应用提供了重要参考依据。     

基于最优二次型理论的滚转导弹三回路驾驶仪设计与研究

建立了存在交叉耦合的滚转导弹动力学模型,并将通道耦合效应视为外界干扰,利用最优二次型(LQR)控制理论,提出了一种三回路驾驶仪的单输入多输出(SIMO)设计方法。分析了三回 路驾驶仪的基本特点,并研究了权系数矩阵与驾驶仪性能指标之间的关系,可辅助设计者更合理地选择权系数矩阵。将考虑耦合的动力学模型视为多输入多输出(MIMO)系统,对滚转导弹控制系统进行了设计。设计结果表明：对于存在状态耦合的滚转导弹而言,以SIMO设计的三回路驾驶仪可以很好地抑制耦合的影响,与MIMO设计得到的控制律差异很小。通过对滚转导弹耦合系统的非线性数学仿真,验证了以上结论的正确性。     

简易制导弹滚转控制研究

研究了鸭式布局简易制导弹的滚转控制方案,在对固定尾翼弹滚转控制进行分析的基础上提出了一种自适应式自旋尾翼设计方案,实现了可根据转速自适应改变尾翼滚转控制方式的结构布局。分析了自适应自旋尾翼自动解锁的原理与可行性,通过对固定尾翼与自旋尾翼滚转气动特性进行比较,表明了用鸭舵可实现对自旋尾翼弹滚转的有效控制。对全弹道进行了弹体转速的仿真计算,得到了理想的滚转控制性能。     

控制翼指令的混合方法

为飞行器提供控制翼指令的方法包括下列几个步骤：计算俯仰／滚转指令比，它等于俯仰指令除以滚转指令所得值的绝对值；计算偏航／滚转指令比，它等于偏航指令除以滚转指令所得值的绝对值；求出偏转／滚转指令比与俯仰／滚转指令的差值，根据该差值，把滚转指令分配给多个控制翼中的至少一片翼。以这种安排，就有了一种把滚转指令分配给多个控制面的方法，使用这种方法，通过把较多的滚转指令分配给机动量较小的平面，使控制面所需的最大偏转达到最小。     

布撒器协调式倾斜转弯自动驾驶仪的H∞设计

对于倾斜转弯(Bank—to—Turn，BTT)自动驾驶仪而言，侧滑角应尽可能控制在零附近。而抑制快速滚转运动耦合产生的测滑角是实现BTT控制的关键之一。文中首先利用H∞控制理论对俯仰、偏航、滚转三通道进行独立设计，并考虑了模型不确定性因素的影响，设计出鲁棒稳定性较好的控制器，以此为基础。在偏航通道上人为引入一协调指令，以达到抑制侧滑角的目的。该方法设计思路简单．仿真结果表明该方法有较好的控制效果．能满足布撒器BTT控制的要求。     

Robust Graded Sliding Mode Tracking Control for Low Speed Spinning Ballistic Missiles

The nonlinear dynamic model of spinning ballistic missiles is established during the first boosting phase of the missile. Based on the conventional backstepping sliding mode control and the assumption of a two time-scale separation of missile dynamics, a graded sliding mode controller is designed with two sub-sliding surfaces which have invariability to external disturbances and parameter perturbations, and a matrix which comprises three first order low pass filters is introduced to prevent ＂explosion of terms＂. Owing to the upper bounds of the uncertainties are difficult to obtain in advance, adaptive laws are introduced to estimate the values of the uncertainties in real-time. Eventually, the numerical simulation results given to show the proposed controller can ensure the steady flight of missiles.     

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU)．针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。     

主动防御非奇异终端滑模协同制导律

由于在大气层外突防的弹道导弹机动能力很小易被导弹防御系统拦截,因此研究提高突防概率的有效手段具有重要的实用价值。提出基于主动防御方式的分阶段非奇异终端滑模协同制导律,防御导弹的制导过程分为阶段1和阶段2两个阶段。阶段1设计基于视线三角制导策略的制导律,防御导弹将自身控制在目标和拦截导弹的视线上,能有效降低防御导弹需用过载,对相对运动模型进行近似,带来的误差比较小;阶段2设计零化视线转率策略的制导律,使用更加精确的相对运动模型,避免了阶段1近似建模在制导后期带来的较大误差。仿真计算结果验证了该制导律的有效性。     

基于滑模变结构的导弹制导律设计

为了实现导弹的精确打击,增强导弹的机动性,提出基于滑模变结构的导弹制导律。在设计趋近律时考虑到弹目距离的变化,使得系统状态轨迹快速且收敛到滑模面,并通过饱和函数替代符号函数抑制状态轨迹在达到滑模面时的抖动。仿真结果表明,滑模变结构方法相比于经典的比例导引方法,更能发挥导弹机动性并改善弹道,使导弹运动更加平滑。     

弹道导弹捷联惯性导航系统误差传播模型

弹道导弹捷联惯性导航系统(SINS)的误差是由陀螺仪和加速度计交叉影响产生的，与平台误差传播过程有本质区别，本文针对弹道导弹捷联惯性系统的实用模型开展了研究，得到了离散形式的误差传播，通过该模型建立的离散卡尔曼滤波仿真表明，模型准确地反映了捷联惯性导航系统的误差，为组合制导和提高射击精度研究提供了有利条件。     

连续滑模控制弹道导弹的气动伺服弹性稳定

弹道导弹的弹性振动信号通过敏感元件馈入姿态控制系统,影响控制系统的工作,通常借助于相位稳定或增益稳定技术保证弹性振动的稳定.采用对外扰及未建模动态具有良好抑制作用的滑模变结构控制,必须解决它与滤波网络相匹配的问题.     

大空域机动滑翔弹控制方案研究

针对导弹大空域作战大机动、高过载的要求,对BTT控制技术的工程化进行了研究,提出了BTT制导方案和姿态控制方案：在导弹初始调姿段采用STT控制方式,在导引飞行段采用BTT控制方式的BTT/STT混合控制模式,并开展了工程化设计工作;以某滑翔弹为例,开展了六自由度仿真试验。仿真试验结果验证了设计方案的可行性,BTT/STT混合控制模式能够发挥两种控制方式的优点,并可实现切换过程的姿态稳定性。采用该方案的滑翔弹可以适应不同的射程范围,具有较强的弹道机动能力。     

空基动能拦截弹制导控制系统综述

弹道导弹在未来战争中具有很大的威胁,利用空基动能拦截弹拦截处于助推段飞行的弹道导弹是世界各国正在研发的先进拦截技术之一。系统地论述了空基动能拦截弹的发展现状,构建了弹道导弹助推段拦截的作战流程,分析了弹道导弹在助推段的飞行特性,探讨了动能拦截弹制导控制系统的研究进展,在此基础上,重点指出了动能拦截弹制导控制设计需要解决的一些问题。     

空基动能拦截弹制导控制系统建模与仿真

为研究用于弹道导弹助推段拦截的空基动能拦截弹的制导控制系统,探讨了弹道导弹助推段拦截的作战过程,建立了弹道导弹助推段飞行的弹道模型;根据弹道导弹在助推段的飞行特点,建立了动能拦截弹制导控制系统模型,其中包括拦截弹结构模型、动力学与运动学模型、相对运动模型、传感器测量模型、复合制导模型和直接力/气动力控制模型。在Matlab/Simulink环境下开发了弹道导弹助推段拦截的数字仿真系统,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了模型的合理性,可为空基拦截弹制导控制系统的设计提供参考。     

采用脉宽调制式舵机的滚转导弹自动驾驶仪设计与研究

滚转导弹广泛采用脉宽调制(PWM)模式控制继电式操纵机构,因此研究PWM模式在滚转导弹控制中的应用。给出了两回路驾驶仪设计增益与弹体振荡频率、阻尼之间的关系;重点分析低频PWM所带来的控制耦合效应特性,讨论了耦合大小与弹体时间常数、自旋频率之间的等量关系。通过频谱分析,得到通道耦合干扰的频谱特性。制导与控制指令经PWM后频谱保持不变,但引入了与自旋频率、调制频率和弹体振荡频率相关的高频干扰。为消除控制耦合的影响,根据以上结论,提出这类导弹自动驾驶仪频带设计的一般准则,对这类导弹控制系统的总体设计有参考意义。数学仿真和半实物仿真结果表明,合理设计自旋频率、调制频率和驾驶仪频率,可以有效抑制控制耦合,提高制导精度。