一种鱼雷俯仰角出现±900°时的姿态仿真方法

摘要：随着鱼雷发射平台的多样化,火箭助飞鱼雷、空投鱼雷、自导水雷以及高空反潜鱼雷在发射和运动过程中会出现俯仰角在±900°附近的情况。当鱼雷俯仰角为±900°时,立式三轴转台的内环轴与外环轴重合,无法提供3个自由度的运动,致使鱼雷姿态仿真无法进行。通过改变敏感元件安装方式,建立在该种安装方式下三轴转台的驱动方程以及转台转角与鱼雷姿态角的转换表达式,解决了鱼雷俯仰角出现±±900°时的姿态仿真。数学仿真和半实物仿真结果表明,该方法正确可行,适用于鱼雷垂直发射、垂直入水以及俯仰角出现±900°时的半实物仿真试验。     

半实物仿真系统转台初值及驱动方程奇异性研究

对半实物仿真系统转台初值和驱动方程的奇异性问题进行了研究。通过分析初值算法产生奇异的原因,推导了全角度条件下转台初值算法;采用双欧拉法推导了转台的驱动方程,解决了驱动方程的奇异性问题,实现了任意姿态角的连续解算;在此基础上对解决奇异性的方法在半实物仿真试验中的应用进行了探讨。     

仿真转台频率响应指标的确定方法研究

仿真转台是导弹半实物仿真的关键设备之一.文中研究了转台自然频率、带宽频率和双十指标频带的定义与相互转换关系.通过计算分析不同动态频率响应的转台对导弹控制系统阻尼回路和位置回路时域和频域指标的影响,得出了确定根据导弹阻尼回路穿越频率来确定转台动态频率响应指标的这一基本原则,并建议转台双十指标频带应为导弹阻尼回路穿越频率的3倍左右.     

导弹控制系统半实物仿真研究与适配器设计

文章阐述了导弹控制系统半实物仿真和实时仿真原理;介绍了半实物仿真适配器的电路设计思想,并创建了导弹控制系统半实物仿真平台;实时性是半实物仿真的一个重要特征,文中从实时积分算法、仿真步长和控制周期的选取等方面详细地阐述了半实物仿真系统的实时性要求.     

基于地面坐标系偏置法的导弹制导半实物仿真目标模拟能力拓展方法

针对在导弹制导半实物仿真试验中目标模拟能力受阵列视场角范围限制的问题,引入虚拟地面坐标系,将原本与实验室坐标系重合的地面坐标系偏置后进行半实物仿真试验。详细推导了转台姿态和阵列上目标辐射位置的变换方法,给出了地面坐标系偏置角度的确定原则,并针对地面坐标系只在方位上进行旋转的情形进行了讨论。仿真结果表明,应用地面坐标系偏置法可突破阵列视场角范围对目标角位置模拟的限制,有效的拓展了导弹制导半实物仿真系统的目标模拟能力。     

导弹变轨控制系统半实物仿真平台设计

简要介绍了当前国际上流行的、工程领域应用非常广泛的一种半实物仿真软件,对半实物仿真的建模方法作了阐述,应用Matlab/Simulink和dSPACE对某型导弹的控制系统回路进行建模;采用实时同步控制方法实现对系统仿真的实时特性,并基于dSPACE软件设计某型导弹控制系统的半实物仿真平台.     

双欧控制法在运载器水弹道中的应用

潜射导弹运载器采用水平发射、垂直出水攻击方式时,常规的水弹道控制系统因欧拉姿态角奇异等问题难以正常工作。采用正反欧拉角2套姿态描述系统,利用各自的奇异特点,设计了在弹道初始阶段利用正欧拉角控制规避和爬升弹道、末期利用反欧拉角精确控制出水俯仰角至90的双欧拉控制法,并进行了仿真试验。仿真结果表明,利用双欧拉控制法既可以保证弹道数据的直观性,又可大幅提高运载器出水俯仰角的控制精度。该方法不但可以用于运载器水弹道控制方案设计,亦可用于同类别的涉及大姿态机动的控制系统设计。     

近炸引信半实物仿真控制系统

针对近炸引信交会试验中目标等效靶体设计相对复杂和成本高的问题,为了测试导弹引信对目标姿态及方位探测能力是否满足设计要求,提出了近炸引信半实物仿真控制系统。该系统是利用吊挂方法将目标靶体悬于空中,通过改变吊绳的长短以及转盘转动方向,使目标靶体满足设定的姿态,并利用C++Builder编制系统控制软件,实现目标靶体姿态的自动化调整。实验测试结果与仿真误差分析表明,测试结果与建模仿真相符,且在姿态、角度调整误差要求范围之内,准确地实现半实物仿真控制系统对目标等效靶体的姿态调整。     

导弹变轨控制系统半实物仿真平台设计

简要介绍了当前国际上流行的、工程领域应用非常广泛的一种半实物仿真软件，对半实物仿真的建模方法作了阐述，应用Matlab／Simulink和dSPACE对某型导弹的控制系统回路进行建模；采用实时同步控制方法实现对系统仿真的实时特性，并基于dSPACE软件设计某型导弹控制系统的半实物仿真平台。     

导弹制导控制系统全寿命周期仿真问题研究

导弹武器系统仿真已从研制性仿真发展到全寿命周期仿真, 并且仿真应用已贯穿于全寿命周期的各个阶段, 并在各个阶段中起到了重大的作用.通过针对导弹制导控制系统全寿命周期中各阶段的仿真应用、不同研制阶段中仿真方法的选取、所采用半实物仿真系统的构成及其最终试验结果分析, 从而为导弹制导控制系统全寿命周期中的仿真问题研究提供一定的理论依据.     

基于Simulink和HLA的导弹制导控制系统仿真

为解决基于Simulink的导弹稳定控制系统仿真实时性与交互性问题,文中充分融合Simulink和C++语言的优点,利用Simulink和C++混合编程技术完成导弹制导控制仿真系统模型的建立;并依据HLA标准将仿真系统改造成一个可与外界交互的联邦成员,最终实现了基于HLA的可视化的数字仿真试验平台。该系统既可用于全数字仿真,也可经扩展后,进行导弹稳定控制系统的半实物仿真试验,有很好的工程实用价值。     

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。     

潜地导弹水下弹道建模与仿真

为研究潜地导弹水下弹道特性,分析了潜地导弹水下受力情况,将导弹水下运动分为四段,建立导弹水下运动方程。鉴于潜地导弹在水下垂直发射的情况,运用四元数法建立导弹运动学方程,避免了传统欧拉角方程的奇异性;然后在Matlab/Simulink环境下建立导弹水下各段仿真模型,并进行仿真计算,结果表明所建模型较好的模拟了潜地导弹水下运动,为进一步研究潜地导弹水下运动及出水姿态打下基础。     

仿真环境下导弹制导控制系统抗干扰性能测试方法

导弹武器装备的性能鉴定需要测试和评估其制导控制系统的性能,确保其满足相应的战术技术指标。针对某型导弹的制导控制系统抗干扰性能的测试需求,提出了一种数学仿真和半实物仿真结合的测试方法,并采用正交试验法设计了混合干扰的组合方案;同时,简化了测试分析过程,测试了导弹制导控制系统的抗干扰性能,为装备的鉴定验收提供了依据。随着半实物仿真技术的发展及其可信度的不断提高,以数学仿真和半实物仿真相结合的方式将是未来武器装备试验鉴定的发展方向。     

某发动机模拟装置在半实物仿真中的应用

以发动机控制器、发动机模拟器、伺服系统为核心部组件设计完成固体火箭冲压发动机控制系统的半实物仿真试验装置,将其以硬件实物形式接入导弹控制系统半实物仿真试验中,模拟了固体火箭冲压发动机点火前后的工作流程,完成了发动机燃气发生器压强、发动机剩余质量以及推力等模型解算,实现了固体火箭冲压发动机在半实物仿真试验中推力闭环可调。多次半实物仿真试验表明,搭建的硬件平台隔离性好、性能稳定、结构紧凑,满足固体火箭冲压发动机控制系统设计的要求。     

基于Matlab的转台控制系统模型辨识

转台的实时仿真平台采用Matlab的xPC组件搭建.通过系统辨识工具箱,并根据半实物仿真得出的输入输出数据,确定转台控制系统的模型.在宿主机上利用Matlab软件设计控制系统,然后生成C代码下载到目标机.目标机即可根据输入的激励信号对转台进行控制.     

三轴转台工作频带对鱼雷控制系统动态性能的影响

建立了复杂的三轴转台数学模型,明确了三轴转台控制参数与转台频带之间的关系.以MK46鱼雷自振荡系统为例,利用MATLAB/Simulink工具,将所建立的三轴转台数学模型闭入鱼雷滚动通道闭合回路中进行数学仿真,研究三轴转台工作频带对鱼雷控制系统动态性能的影响.仿真结果表明,当三轴转台工作频带小于振荡信号的频率时,振荡周期变宽,幅值增大,甚至影响半实物仿真系统的稳定性,同时工作频带为8Hz的三轴转台对控制系统时间常数大于0.6s的慢变信号没有影响,并经过试验验证.该研究结果对鱼雷控制半实物仿真结果分析、实航数据对比以及研制或购置新一代三轴转台动态技术指标的确立提供了技术依据.     

五轴仿真转台电控系统设计

作为制导武器半实物仿真的关键试验设备,五轴仿真转台的研制具有非常重要作用。概述了五轴仿真转台电气及结构总体构成,给出了电气系统的硬件及软件设计,详细介绍了转台的基于Windows+RTX实时内核的控制系统设计,介绍了控制系统原理和控制策略。     

信息动态

作为制导武器半实物仿真的关键试验设备,五轴仿真转台的研制具有非常重要作用.概述了五轴仿真转台电气及结构总体构成,给出了电气系统的硬件及软件设计,详细介绍了转台的基于Windows+ RTX实时内核的控制系统设计,介绍了控制系统原理和控制策略.     

一种导弹控制系统的新型仿真技术研究

仿真技术在导弹武器系统控制算法设计中极其重要。不同于数字仿真、半实物仿真,提出一种前期半实物仿真技术,可以在非实物仿真的条件下,将模拟的弹载决策控制器接入仿真回路,提高了仿真的逼真度,接近了半实物仿真的效果。仿真过程中,高性能上位机模拟出导弹武器系统外在物理环境和自身的物理特性,弹载控制系统按照真实的时序运行,它们之间的高速实时数据通路完成传感器和控制指令数据的交互。对某型号导弹武器系统控制算法的仿真实验结果表明,文中的前期半实物仿真技术是有效的。