基于乒乓舵的引信滚转角控制方法

针对二维弹道修正引信现有控制方法中存在二维修正引信与高旋弹体之间的耦合力矩大以及气动控制机构复杂问题,提出了二维弹道修正引信基于乒乓舵的引信滚转角控制方法。该方法通过对乒乓舵进行线性化,采用角速率环比例控制和角位置环比例积分控制这种乒乓舵PID控制器产生所需滚转控制力矩,实现对二维弹道修正引信的滚转角控制。仿真和试验结果表明,基于乒乓舵可对引信滚转角进行有效的控制,误差均方差小于8°。     

有限时间收敛的引信滚转角控制方法

针对目前二维弹道修正引信滚转角控制方法中存在的气动力矩难以精确计算，精度过于依赖建模准确度，抗干扰能力差的问题，提出一种有限时间收敛的引信滚转角控制方法。该方法基于滑模变结构的理论，利用系统有限时间收敛的概念，选取合适的切换平面以及有限时间收敛的趋近律，使滚转角速率在有限时间内快速收敛到零，并控制翼面滚转角收敛到期望的滚转角。通过对算法的有限时间稳定性分析与仿真验证表明，对于二维弹道修正引信的滚转角控制系统，设计的算法同时满足对滚转角的精确控制和滚转角速度的快速响应，系统的快速性和鲁棒性均有所提升。     

基于线性二次型调节器算法的滚转角控制方法

针对二维弹道修正引信滚转角跟踪滚转角指令的控制方法复杂并存在稳态误差的问题,提出了基于线性二次型调节器(LQR)控制算法的引信滚转角控制方法。该方法先将引信滚转通道运动的线性化数学模型写成状态空间描述的形式,再判断引信滚转通道运动的状态空间描述是否满足LQR控制算法的应用条件,最后应用LQR控制算法得到最优控制律。仿真表明,基于LQR控制算法的引信滚转角控制方法与传统的双闭环PID控制方法相比,控制精度高,调节时间短。     

二维弹道修正引信制动控制建模与仿真

为解决二维弹道修正引信滚转姿态实时控制问题,提出了固定舵制动模型。根据弹道修正原理及固定舵控制规律,建立了制动控制数学模型。构建了基于双轴仿真测试转台的半实物仿真系统,对不同弹道环境下制动控制性能进行了半实物仿真。结果表明干扰力矩在0～0.5 N · m变化范围,该方法能够有效跟踪滚转角控制指令实现实时跟踪。当弹丸转速在100～167 r／s范围时,该模型制动时间和精度满足控制系统总体要求。     

155mm固定翼双旋弹二维弹道修正引信的翼面转速特性及修正能力研究

二维弹道修正引信实现弹道修正的前提是对头部翼面部分转速进行控制。基于155 mm 固定翼双旋弹二维弹道修正引信平台,分别对双旋环境下弹体和翼面的转速特性进行了分析。建立翼面作用下双旋弹丸运动模型,采用计算流体力学软件对二维弹道修正引信进行数值模拟,计算得到了翼面各项气动力参数;通过对二维弹道修正滚转通道动力学方程展开分析,以弹丸和头部翼面部分转动惯量为基础,综合分析了翼面转动惯量、摩擦力矩、翼面滚转阻尼力矩和翼面导转力矩对全弹道转速、落点、横向偏差、攻角的影响;在转速控制基础上对155 mm 固定翼二维弹道修正引信修正能力进行了评估。研究结果表明：二维弹道修正引信导转翼面角度取5.0°~5.5°、修正翼面角度取8°~9°时可以满足控制所需的平衡转速和修正能力要求;双旋转速仿真结果可以反映弹道修正引信、精确制导组件等双旋弹丸的转速特性,为此类双旋弹丸翼面部分设计提供了理论依据。     

基于最小二乘辨识的单轴陀螺参数标定方法

针对二维弹道修正引信滚转姿态测量中单轴陀螺参数标定结果误差较大的问题,提出了基于最小二乘辨识的单轴陀螺参数标定方法。该方法首先确定二维弹道修正引信单通道控制回路单轴陀螺标定参数及误差源;其次,建立了单轴陀螺角速率测量数学模型;最后,利用最小二乘辨识方法对模型参数进行辨识。仿真验证表明,基于最小二乘辨识的单轴陀螺参数标定方法与传统的标定方法相比,工程可实现性强,其标定结果更精确。     

基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法

针对基于磁传感器的二维弹道修正引信滚转角测量中翼面干扰磁场影响测量精度问题,提出了基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法。该方法通过频谱细化以及相关特征值计算得到磁传感器信号中干扰磁场信号的幅值、相位信息,再根据翼面与弹丸之间的相对转速测量结果,重构翼面干扰磁场信号,然后将磁传感器的输出信号中减去该重构信号,比较精确地得到地磁场在磁传感器中的分量,实现了干扰磁场的标定。仿真结果表明,该方法能够较好地消除翼面干扰磁场对地磁信号的影响,从而提高引信滚转角解算精度,使其满足二维弹道修正引信滚转角测量要求。     

二维弹道修正引信转角控制翼面角度测量方法

针对固定翼二维弹道修正引信转角控制在炮射环境中翼面角度测量难度大、成本高的问题,提出了固定翼二维弹道修正引信转角控制翼面角度地面测量方法。该方法利用坐标系转换关系计算出地磁矢量在准弹体坐标系弹轴径向平面分量与准弹体坐标轴之间的夹角,结合目标角的分析,计算出外弹道起控后地磁分量和翼面的夹角及其变化规律;然后通过测量双旋转台径向平面上地磁分量的方向、飞行控制模块装定炮位射击参数,存储并读取外弹道航偏角和俯仰角数据,最终在双旋转台实现二维弹道修正引信翼面转角控制角度的测量。仿真和实验结果表明,该方法能够方便、准确地实现固定翼二维弹道修正引信的转角控制在炮射环境中翼面角度的测量。     

基于引信头锥摆动的火箭弹弹道修正方法

针对现有火箭弹头锥摆动方法不适用于库存火箭弹的问题,提出基于引信头锥摆动的弹道修正方法。该方法通过电机驱动控制引信头锥摆角改变全弹气动外形,产生二维弹道修正所需附加修正力及力矩,达到修正弹道落点的目的。气动仿真结果表明:阻力系数仿真值与风洞试验值的相对误差不超过20%,且弹道仿真结果与原火箭弹的方向、距离误差对比表明,头锥摆动式弹道修正引信的修正能力可以基本满足二维弹道修正的要求。     

基于自适应互补滤波的滚转角测量算法

针对二维弹道修正引信采用多传感器信息融合的滚转角测量存在精度不足等问题,提出了基于自适应互补滤波的滚转角测量算法。该方法采用互补滤波器对速率陀螺仪、磁强计信息进行了融合,针对引信在出炮口时刻高速旋转,卫星对准时刻的滚转减旋以及弹道修正时刻的滚转角稳定等不同弹道特征点处的干扰特性,设计了参数自适应调整的互补滤波器,能够有效克服传统互补滤波器无法适应引信的整个工作场景的困难。理论分析及仿真结果表明,该算法能够有效补偿高速旋转带来的滤波器延时误差、陀螺零偏漂移以及舵机高速运动引入的磁场干扰等,能够在存在干扰的情况下较传统固定系数互补滤波器滚转角测量精度提升2～3倍,具有更强的环境适应性和工程可实现性。     

基于平衡力矩法的二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法

针对目前文献未披露二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法,仅是在选取的特定条件下对轴承摩擦力矩进行测试,不能满足轴承在二维弹道修正引信中作用时高过载、高转速的工况要求,无法得到轴承在二维弹道修正引信全寿命周期摩擦力矩值的问题,提出了基于平衡力矩法的二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法。该方法考虑了轴承装配、高转速和高过载对摩擦力矩的影响,将轴承装配在二维弹道修正引信中,使用马歇特锤和高速转台分别模拟引信高过载和高转速的环境,通过所设计的装置实现摩擦力矩测试。试验验证表明,该方法可有效测得不同转速、经受轴向和径向高过载后二维弹道修正引信摩擦力矩值,测试操作性强,测量条件范围广。由数据分析可知转速和径向过载对二维弹道修正引信摩擦力矩值影响较大,轴向过载对摩擦力矩值影响并不明显。与理论计算值相比,结果更加符合实际,接近真实值。     

固定鸭舵控制误差对修正弹落点散布的影响

针对不同控制误差条件下弹丸的落点散布规律,分析了控制误差的表现形式,将控制误差近似描述为均值误差和抖动误差两项之和,设计了基于七自由度弹道模型的蒙特卡洛打靶仿真实验,得到了不同误差条件下修正弹的落点散布。仿真结果表明,固定鸭舵滚转角控制均值误差和固定鸭舵抖动误差都会增大修正弹落点散布,降低命中精度,且固定鸭舵抖动产生的影响大于控制均值误差的影响。该项研究可为固定鸭舵式二维弹道修正弹控制算法优化提供依据。     

基于双旋迫击炮弹平台的改进型Sage-Husa自适应滤波滚转角测量算法

针对传统扩展卡尔曼滤波算法无法消除量测噪声、导致二维弹道修正引信滚转角测量误差偏大问题,利用轴向陀螺的实测转速作为系统噪声补偿,提出一种基于双旋迫击炮弹平台的改进型Sage-Husa自适应卡尔曼滤波滚转角测量算法。相对于传统扩展卡尔曼滤波方法,新算法显著降低了滚转角测量误差,提高了滤波器对于弹道升弧段和降弧段滚转角新息改变的自适应性;以高精度三轴转台作为硬件实验验证平台,该算法始终能够保持较高的测量精度和自适应性。研究结果表明：改进后的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波滚转角测量算法在仿真验证中的滚转角测量误差均值为0.26°、标准差为0.35°;硬件实验验证中的滚转角测量绝对误差不超过4.2°.     

一种导航式二维弹道修正引信的设计和关键技术分析

在分析国内外二维弹道修正技术的研究现状基础上，提出了一种导航式二维弹道修正引信方案，确定了其工作原理，并对其中的关键技术，如基于GPS／MIMU组合导航技术、基于鸭舵的修正控制技术、旋转稳定弹的引信模块减旋技术等以及系统设计建模与仿真方法进行了分析。对二维弹道修正引信技术研究具有参考价值。     

基于二维波束控制引信的起爆控制方法

针对传统的波束倾角固定引信无法满足新一代防空导弹引战配合需求的问题,提出了基于二维波束控制引信的起爆控制方法。该方法通过将平面相控阵技术引入引信天线,实现了波束的二维控制。在此基础之上建立了引信最佳起爆角和起爆方位模型并设计了基于波束分档前提下的起爆控制算法,保证了二维波控引信与定向战斗部的有效配合。在H平面内,根据起爆方位角来选择战斗部的起爆点;在E平面内利用波束倾角分档控制和延时调整炸点的方法,把修正后所对应的起爆角与动态破片飞散角差值作为起爆控制量,实现智能化引战配合。仿真分析表明该方法可实现战斗部适时起爆并将破片飞散方向对准目标,显著提高了引战配合效率。     

旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹气动特性

为研究旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的气动特性,采用风洞实验方法,对该弹气动特性随马赫数、攻角以及舵偏角的变化规律进行了研究。结果显示：在实验研究马赫数、攻角和舵偏角范围内,舵偏角增大对模型有一定增阻作用;模型升力系数随舵偏角增大而增大、随攻角呈线性变化关系;在相同马赫数和攻角下,俯仰力矩系数和滚转力矩系数随舵偏角的增大而增大。该研究结果为旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的弹道设计和研究提供了参考依据。     

二维弹道修正引信弹道辨识模型及精度仿真分析

文中提出利用卡尔曼滤波技术来建立二维弹道修正引信弹道辨识模型,在弹道方程基础上建立了卡尔曼滤波的弹道辨识状态方程和量测方程,构建了二维弹道修正引信弹道辨识模型算法;利用均匀设计方法对弹道辨识模型的精度进行了仿真分析,仿真结果表明基于卡尔曼滤波技术的弹道辨识模型可以满足弹道修正引信的系统精度要求.     

二维弹道修正引信总体方案和关键技术分析

本文在广泛分析国内外二维弹道修正技术的研究现状基础上，提出了一种基于鸭舵技术的二维弹道修正引信方案，确定了其工作原理，并对其中的关键技术进行了分析。主要包括弹道辨识技术，鸭舵修正控制技术，微机电系统技术等，进而探讨了弹道修正引信的发展方向．对二维弹道修正引信技术的进一步研究具有一定的参考价值．     

基于固定鸭舵的弹道修正弹建模与仿真

针对固定鸭舵和弹体具有不同的滚转角速度,传统六自由度弹道模型不能有效描述修正弹的飞行状态的问题,为研究固定鸭舵弹道修正弹的弹道特性,将弹丸与修正组件分别作为2个独立刚体建立六自由度弹道模型,分析了两者的运动耦合关系,建立了可表示具有相对滚转向量的七自由度弹道模型。以某型旋转稳定弹为例,通过基于Simulink的弹道仿真,得到了攻角、侧滑角的变化曲线,仿真结果表明该模型能够描述弹丸的弹道特性。     

微型惯性测量组合在二维鸭舵弹道修正引信中应用研究

介绍了微型惯性测量组合（MIMU）在国内外兵器系统中的应用现状，分析了MIMU在二维鸭舵弹道修正引信的具体应用中的可行性问题；论述了在二维鸭舵弹道修正引信中利用MIMU获得弹道参数的基本原理，讨论了在二维鸭舵弹道修正引信中利用MIMU获得弹道参数的数学方法。