弹箭滚转姿态地磁测角仪的卡尔曼滤波算法

为降低地磁测角仪测量地磁场矢量信息解算弹箭滚转姿态角误差,文中运用卡尔曼滤波算法对弹体滚转角进行估计.通过对火箭弹滚转角速度变化规律的分析,用二阶近似表达弹体滚转运动规律作为卡尔曼滤波算法的系统方程,以磁场强度与数字量输出之间的非线性关系作为卡尔曼滤波算法的量测模型.通过实验仿真分析结果表明,滤波所得弹体滚转角、滚转角速度精度满足弹道修正弹要求,可用于弹道修正弹药被动段的弹道控制.     

弹箭滚转姿态的地磁测角模型研究

利用具有长期稳定特性的地磁场矢量信息,可以实时测量弹箭的滚转姿态角.文中建立了弹载地磁测角装置比较完备的理论模型,并进行了初步的仿真分析.理论模型可作为测角装置硬件设计、装置调试校准、DSP算法设计的参考.仿真结果表明,对于不同的作战使用环境,地磁数字信号特征有明显的差异,结构安装误差对弹载地磁测角装置的测角精度有较大的影响.     

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.     

高速箭弹滚转气动特性

为提高尾翼弹射击精度,对高速箭弹滚转气动特性进行研究。建立火箭弹简化模型,对不同翼片斜置角 的火箭弹进行数值模拟,采用有限体积法对空间进行离散,通过多参考系模型模拟火箭弹的定常旋转,得出火箭弹 的滚转阻尼力矩导数和平衡转速,并分别对有、无旋转条件下的气动特性进行分析。计算结果表明：火箭弹升力系 数随攻角的增大而增大,随翼片斜置角的增大变化不大;滚转阻尼力矩导数在高空时会骤减,平衡转速随着马赫数 的增大而增大。     

速度匹配加机动辅助的滚转弹滚转角空中对准法

针对卫星与惯性速度匹配法对滚转角的空中对准精度不高这一问题,提出一种卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法。在卫星与惯性组合制导方式下,以可观测性分析为基础,机动辅助采取纵向比例导引加重力补偿制导律形式,结合卡尔曼滤波完成滚转角的空中对准,并分析机动辅助策略在不同导航比、重力补偿系数下对滚转角对准效果的影响,以及弹体名义转速拉偏、惯性组件误差拉偏对机动辅助策略的影响。仿真结果表明：在考虑卫星定速及惯性组件误差情况下,该方法能够在全弹道内实现滚转角的精对准,误差在2°以内,收敛时间10 s;可通过调节重力补偿系数改变对准的速度、精度,导航比用来保证制导稳定。卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法相比于卫星与惯性速度匹配法,对准效果更好;在弹体名义转速以及惯性组件误差存在拉偏情况下,对准效果受影响较小,抗干扰性较强。     

基于平方根无迹滤波的滚转弹姿态估计

给出一种基于平方根无迹卡尔曼滤波器(SR-UKF)的滚转弹飞行姿态获取方法.使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统,利用SR-UKF对遥测数据进行处理,以重构弹体飞行姿态.针对低速滚转弹姿态运动模型的强非线性,运用SR-UKF算法进行姿态运动估计,避免了扩展卡尔曼滤波(EKF)产生的线性化误差.运用低速滚转弹姿态运动模型,导出了一组基于SR-UKF的迭代滤波方程.将基于SR-UKF算法与EKF及UKF的估计结果进行了对比,仿真结果验证了算法的有效性.     

基于强跟踪滤波器的滚转弹姿态估计

给出一种基于强跟踪滤波器( STF)的滚转弹飞行姿态获取方法。为了得到试验弹的飞行姿态,使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统,利用STF滤波器对遥测数据进行处理,以重构弹体飞行姿态,为进一步的弹体飞行动力学分析及制导系统的效能分析提供依据。利用低速滚转弹姿态运动模型,导出一组基于多重次优渐消因子扩展Kalman滤波器(SFEKF)的迭代滤波方程。由于SFEKF对模型参数失配的鲁棒性及对状态变化较强的跟踪能力,改善了算法的姿态估计精度。仿真计算结果验证了算法的有效性。     

鸭舵位置参数对弹箭滚转特性的影响

采用数值模拟方法,研究了一尾翼固定的鸭式布局弹箭舵尾间距以及鸭舵安装位置对滚转特性的影响。分析了其流场特性与气动特性,结果显示,固定尾翼鸭式布局弹箭的舵尾间距对滚转控制特性有较大的影响,且舵尾间距越小,鸭舵下洗诱导尾翼产生反向滚转力矩越大,鸭舵滚转控制效率越低; 鸭舵安装位置对滚转特性亦有较大的影响,安装在圆柱段上较安装在圆锥段上,其滚转力矩系数在跨音速得到提升,在亚音速和低超音速都有所下降,超音速时几乎不变。     

一种低速滚转弹药脉冲发动机弹道修正方法

提出了一种脉冲发动机直接力控制的弹道修正方案,分析了启控时间的选择原则,推导了横向速度追踪导引律,介绍了纵向命中点预测导引律,分析了点火策略,给出了系统控制流程.通过数值仿真验证了控制方案的有效性,计算表明,采用本控制方案后,某型弹药的落点圆概率误差从131 m降低到42 m,有效提高了射击精度.     

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。     

鸭式布局导弹滚转控制的气动外形设计

通过对鸭式布局导弹诱导滚转力矩的产生机理进行分析和研究,提出了改善常规鸭式布局导弹的诱导滚转特性的途径和措施,对这些改进措施的使用特性进行了分析和论述。     

某型导弹两通道间交叉耦合的解耦控制

对于具有两套相同侧向自动驾驶仪的导弹，两个控制通道之间存在交叉耦合。文中分别利用串联补偿器和前馈补偿器进行解耦．其结果对导弹控制系统的分析与设计具有参考价值。     

基于磁阻传感器的旋转弹飞行姿态测量方法

在弹体旋转的情况下,角速度陀螺测试滚转角误差较大,飞行姿态测量精度低。文中提出一种基于磁阻传感器代替滚转角速率陀螺,测量滚转弹飞行姿态的方法。通过仿真,基于磁阻传感器测量的姿态角比用滚转角速度陀螺测量的姿态角的精度提高了至少10倍,验证了该方法的可行性,同时也证明了该方法具有较高的精度。由于磁阻传感器成本较低,该方法具有广泛的推广和应用价值。     

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。     

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。     

无翼/舵布局导弹小载荷滚转力矩测量研究

为准确测量无翼/舵布局导弹由于安装电缆罩等凸起物所产生的小载荷滚转力矩,并给布局选型和姿态控制提供依据,提出了一种应用于风洞试验的高精度滚转力矩测量技术,利用机械轴承支撑试验模型,承受除滚转力矩外的其它载荷,专门设计了“米”字梁结构的高精度单分量天平测量滚转力矩,并利用自动滚转尾支撑机构获得模型不同滚转角下的滚转力矩。风洞试验结果表明,该技术与常规天平测量技术相比,滚转力矩测量精度大大提高,具有较高的实用性和经济性。     

滚转导弹过载驾驶仪控制耦合解耦算法研究

舵机动力学滞后引起的控制耦合严重限制了过载驾驶仪在滚转导弹上的应用。建立滚转导弹驾驶仪模型,推导了等效舵机动力学传递函数矩阵,对比研究了基于最优舵面超前角度补偿和输出反馈动态的解耦控制方法,进行了仿真验证。仿真结果表明：随着转速与舵控系统频带比值的提高,控制耦合增加;基于最优舵面超前角度补偿的解耦方法实现简单,适用于工程应用,然而当转速与舵机频带的比值、输入指令频率与舵机频带的比值增加时,解耦效果变差,舵机控制效率降低;基于输出反馈动态解耦方法能够实现完全解耦,且受转速测量精度的影响较小,但该方法要求对舵机的传递函数精确已知,且补偿器的复杂性与舵机阶数密切相关,工程应用存在一定的难度。     

导弹解耦控制方法综述

本文主要介绍近几年国内外应用于导弹控制系统解耦的各种方法,论述了基于现代控制理论的解耦控制方法如:动态逆、神经网络、滑模变结构、鲁棒控制等。对这些方法的优点与局限性进行了简要的总结。最后对这些解耦方法在导弹控制系统中的应用前景进行了展望。     

导弹技术创新的一个重要途径--从数字导弹到软件导弹

以数字导弹为基础，提出并比较深入地探讨了软件导弹的概念．强调了构建先进通用导弹硬件平台的可能性和重要性，并指出了软件化将给导弹技术带来革命性的变化．