无人平台导弹行进间发射仿真分析

针对行进间导弹发射扰动量过大问题,对无人平台导弹行进间发射开展动力学仿真计算.通过分析导致行进间发射扰动产生的主要原因,建立武器站的刚柔耦合动力学仿真模型,将发动机推力和伺服机构运动实测数据作为仿真输入,配合动力学模型计算弹体扰动值.仿真结果表明:改进后的火控流程可实现导弹行进间的可靠发射,发射门限应根据弹体抗扰动能力选取.该研究可为导弹行进间发射流程制定和门限选取提供参考依据.     

基于非旋弹体坐标系的面对称旋转导弹六自由度弹道模型

为了计算一定风洞试验方法下的面对称旋转导弹六自由度弹道,建立了相应的六自由度弹道模型,定义了模型中的坐标系并给出各个坐标系之间的转换关系,在此基础上得出了角度的计算公式,分析了风对旋转导弹运动的影响,在全攻角非旋弹体坐标系中计算了气动力和气动力矩,在非旋弹体坐标系下建立了质心运动的动力学方程和绕质心转动的动力学方程,给出了质心运动和绕质心转动的运动学方程,解决了面对称旋转导弹六自由度弹道计算问题.     

考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模

旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋转导弹的惯性耦合完整模型。该模型考虑了弹性变形对质量特性的影响,能够完整描述刚体运动和弹性变形间的耦合效应。在不同假设下,将惯性耦合完整模型简化后可得到弹性耦合简化模型和非惯性耦合模型。仿真分析结果表明：相对于其他两种简化模型,惯性耦合完整模型能够更全面地描述旋转导弹的运动,而刚体运动与弹体变形耦合效应在旋转导弹建模和分析中不可忽略,需要加以考虑;在旋转导弹运动稳定情况下,3种模型的差别主要体现在姿态运动上,而在弹性变形上的差别可以忽略。     

三轴旋转惯性导航系统的旋转控制建模研究

为了减小载体运动对于旋转惯性导航系统误差调制作用的影响,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型。基于三轴框架结构定义合理的坐标系,分析载体运动在三轴框架中的传递过程,建立载体运动与周期性旋转惯性测量单元运动之间的数学解析关系。在此基础上,根据欧拉动力学方程,建立三轴框架运动与电机力矩、载体运动之间的动力学模型。联合载体运动传递过程和动力学模型,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型,得到了载体运动过程中外环轴上的转动惯量随俯仰角而实时变化的解析形式。仿真和实际实验验证了理论分析结果,可为旋转控制算法设计提供理论参考。     

自旋导弹的反馈线化控制器设计

建立了自旋导弹在准弹体坐标系中的运动模型,运用动态反馈线化的方法设计自旋导弹的自动驾驶仪。通过时间尺度分离,将系统划分成快慢两个子系统,分别进行反馈线化设计。避免了不稳定零动态的出现。并实现了准弹体坐标系中的解耦控制。仿真结果表明该控制器具有一定的鲁棒性。     

静电陀螺仪四环空间稳定平台的运动学分析

通过分析静电陀螺仪四环空间稳定平台各轴坐标系的运动关系,利用Euler动力学方程、载体和坐标系的运动关联,从理论上分析平台的稳定性．结果表明,四环空间稳定平台受外框轴电动机力矩的限制,工作纬度不应超过70°．     

导引头动力学建模方法研究

为开展导引头设计仿真,建立了两框架导引头动力学模型,揭示了导引头隔离度的来源.首先,定义了参考坐标系,依据动力学原理求取了导引头内、外框架动力学方程.其次,结合反馈控制原理,通过方程变换获得了导引头闭环控制框图.最后,进行了导引头隔离特性和耦合特性仿真,验证了模型的正确性.研究结果表明,弹体扰动通过导引头外框架以几何投影及干扰力矩两种形式进入导引头闭环控制回路,这是产生隔离度问题的根源.     

基于空气动力模型的助推-滑翔导弹跟踪

针对助推-滑翔式再入导弹,提出了一种基于空气动力模型的扩展卡尔曼跟踪算法.首先推导了弹体坐标系和东北天坐标系之间的转换关系,接着描述了两种坐标系下再入目标的空气动力模型,然后建立了目标的运动状态方程和量测方程,给出了扩展卡尔曼滤波过程,最后仿真分析了一条助推-滑翔弹道,并结合该弹道进行了跟踪试验.蒙特卡洛仿真结果表明,所述方法比基于未知输入模型的方法跟踪效果更好,且能有效估计目标的空气动力学系数.     

滚仰式捷联导引头跟踪原理与仿真

分析了滚仰式捷联导引头的跟踪原理。由刚体转动运动学原理推导出滚仰式捷联导引头隔离弹体扰动的指令角速度,通过坐标变换对滚仰式导引头的跟踪控制指令进行了分析,并综合考虑横滚、俯仰两轴平台动力学模型、力矩电机模型,建立了滚仰式捷联导引头捷联稳定与跟踪的一体化模型,在Matlab/Simulink环境下进行的仿真表明,所建立的一体化模型是可行的。     

基于滑模趋近律的潜空导弹垂直出水姿态控制律设计

文中给出了一种滑模趋近律应用于潜空导弹垂直出水姿态控制的设计方法。首先利用四元数在弹体坐标系下对垂直出水的潜空导弹水下和空中运动建立了统一的运动方程形式,然后在纵向通道利用小扰动线性化状态空间模型,设计了基于滑模趋近律的姿态控制律,最后建立了Simulink六自由度弹道模型并进行了数字仿真。结果表明:基于四元数的水下、水上统一的运动方程形式运行有效,基于滑模趋近律的姿态控制律可实现对潜空导弹垂直出水的有效控制。     

极坐标框架两轴平台光轴稳定算法

对于红外空空导弹,在对两轴平台光轴特性进行分析的基础上,针对基于横滚/偏摆结构的两轴平台,提出了一种融合了动态规划思想的光轴超半球稳定算法.通过仿真,检验了光轴稳定的性能.仿真结果表明,文中算法能够实现极坐标框架两轴平台光轴的超半球稳定性,具有较高的稳定精度和快速的跟踪能力,对实际应用具有参考价值.     

海上柔性并联平台空间动力学建模与分析

针对某海上螺旋副-虎克铰-球铰(HUS)柔性并联平台由快速稳定和大负载引起的支撑连杆弹性变形和负载瞄准位置偏差问题,进行了空间弹性动力学建模。采用模态函数和空间等截面梁单元模型对弹性连杆进行空间建模,基于虎克铰和球铰连接的连杆为两自由度空间运动,推导了空间单元坐标与系统坐标的两自由度转换矩阵,利用平台的运动学和动力学约束条件建立了HUS柔性并联平台的空间弹性动力学方程;运用Newmark方法对弹性动力学方程进行离散求解,分析了平台的弹性动力学响应和支撑连杆的最大动应力,并进行了动力学测试实验;进一步分析了弹性变形对负载瞄准精度的影响。研究结果表明：由弹性变形引起的支撑点最大位移为2.45 mm,且x轴明显大于y轴和z轴;由弹性角位移引起最大位置偏差为1.35 m. 实验结果与仿真结果一致,验证了数值建模的有效性。     

考虑铰链间隙的水面并联稳定平台动力学分析

针对某小型浮式稳定平台结构紧凑、负载惯量大的特点,设计了一种以少自由度并联机构为基础的改进型串联与并联机构。根据该平台的结构特点,进行了运动学分析,推导了系统雅可比矩阵,并利用Lagrange方法建立了平台的动力学模型,分析了平台的动力学特性。为分析含间隙的支链受力,将其简化为刚体—弹簧模型,通过改进的Hertz接触理论,采用非线性弹簧阻尼模型计算接触力,最终建立了含铰链间隙的平台动力学模型。数值计算与实验结果表明了数据建模的有效性,同时铰链间隙对动平台的位置精度和动力学特性产生了显著影响,对平台结构产生了较强的冲击。     

基于ZMP 的腿式缓冲平台着陆稳定性分析

为研究腿式缓冲平台着陆的稳定性,结合胶泥阻尼器特点,建立腿式缓冲平台动力学模型。以判别动态 稳定性的零力矩点(zero moment point,ZMP)理论为基础,得到腿式缓冲平台ZMP 坐标公式,并提出ZMP-四边形 和ZMP 偏移量稳定性判据。结果表明：该判据能够判定平台的着陆稳定性,并得到影响平台稳定性的各参数响应规 律,为腿式缓冲平台的进一步优化设计提供参考。     

武装直升机用稳定平台减振器特性的仿真研究

被动减振是实现机载平台高精度稳定的一项有效措施。研究发现,某型武装直升机上稳定平台的无角位移减振装置构思巧妙,不仅能够隔离线振动,且实现了各自由度的解耦。论述了该减振装置的运动学特性,通过拉格朗日方程建立了减振系统动力学模型;在合理假设的基础上分析其各自由度之间的解耦特性,计算出平动自由度的谐振频率;建立该减振装置的虚拟样机模型,虚拟样机仿真结果与理论分析结果基本一致。本文的研究内容希望能够为国内同类产品的研制提供参考。     

航空吊舱稳定平台结构设计

首先指出稳定平台在光电吊舱系统中的重要地位,然后对两轴两框架系统和两轴四框架系统两种典型稳定平台的结构原理、气动外形和驱动方式等进行了介绍,确定了设计方法,并对两种稳定平台的性能进行了对比,指出两轴四框架系统是稳定平台的发展方向。     

基于ADAMS 的某机枪浮动装置动力学仿真分析

为减小重机枪发射过程中的后坐力,提升武器系统发射稳定性,建立安装有浮动装置的机枪系统发射动力学模型。基于多体动力学理论,以ADAMS软件为平台,建立某通用机枪的虚拟实验,并对其进行动力学仿真,得到机枪射击过程中机框浮动速度和后坐力曲线。结果表明:重机枪采用合适的浮动发射机构能大幅度降低射击后坐力,可为改进重机枪系统射击性能提供参考。     

稳定平台中通用陀螺数据采集处理系统

为提高稳定平台的性能,针对平台中各种类型陀螺高速度、高精度、宽动态范围的设计指标要求,研制了一种通用数据采集处理系统。在详细分析动力调谐、光纤和微机械陀螺典型型号性能参数指标的基础上,提出了系统的设计指标要求,选择8通道24位∑-？高精度模数转换器ADS1278和32位数字信号处理器TMS320F2812,设计实现系统的硬件电路,编写了相关的软件程序,并进行了实验验证。实验表明：系统的转台测试数据与陀螺出厂标定的性能参数之间,测量误差小于1%,完全满足稳定平台中陀螺的应用要求。     

Structure and Dynamic Characters of New Radar Stabilized Platform

Aimed at requirements, a kind of radar stabilized platform with external rotor and orthogonal shafts is designed. Its dynamic characters are analyzed by using finite element theory and ANSYS software. Also, a traditional stabilized platform with inner rotor is designed for comparison. It is shown that the new platform reduces two transmission links and 20% of precise components, its weight decreases by 20%, its natural frequency and rigidity are enlarged, the operating accuracy and stationary are increased. The new stabilized platform is more superiority and practicability. Its design method and analysis results have already been used in development mission. It provides helpful reference for similar structure designs.