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弹箭非线性角运动稳定性Hopf分岔分析

兵工学报 2015年第7期36卷 1195-1202页

作者：钟扬威王良明傅健常思江南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了分析弹箭的角运动稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组,给出弹箭的非线性角运动Hopf分岔分析方法。以某型火箭弹高原试验为例,选取空气密度作为分岔参数,采用霍尔维茨判据判断了系统的稳定性,并确定了分岔点。由中心流形定理对... 详细信息

为了分析弹箭的角运动稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组,给出弹箭的非线性角运动Hopf分岔分析方法。以某型火箭弹高原试验为例,选取空气密度作为分岔参数,采用霍尔维茨判据判断了系统的稳定性,并确定了分岔点。由中心流形定理对系统进行降维,计算了Hopf分岔的3阶规范形,并作出了系统的分岔图,分析了分岔参数对极限环摆幅的影响。进行了仿真验证,结果表明,采用分岔分析方法能准确判断系统的稳定性及分析系统的极限环运动。

关键词：兵器科学与技术非线性角运动运动稳定性 Hopf分岔

旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的角运动特性研究

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兵工学报 2017年第7期38卷 1263-1272页

作者：吴映锋钟扬威王良明南京理工大学能源与动力工程学院 63961部队中国航天科工集团公司第九总体设计部

为研究旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的攻角及速度运动特性,建立了复数形式的角运动方程。推导了固定舵匀速转动时攻角的强迫运动解及固定舵产生阶跃激励时攻角的瞬态、稳态响应解析解;推导了有控时平均速度偏角的解析解,导出... 详细信息

为研究旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的攻角及速度运动特性,建立了复数形式的角运动方程。推导了固定舵匀速转动时攻角的强迫运动解及固定舵产生阶跃激励时攻角的瞬态、稳态响应解析解;推导了有控时平均速度偏角的解析解,导出了平均偏角的幅值和相位角与固定舵参数的关系;提出了旋转稳定二维弹道修正弹在固定舵作用下的飞行稳定性条件。结果表明:二维弹道修正弹无控时应避免共振,有控时应限制攻角最大增量及平衡攻角幅值;有控时平均偏角的相位角较固定舵滚转角提前一个前置角。研究结果对旋转稳定二维弹道修正弹的飞行稳定性设计及制导方法研究提供了参考。

关键词：兵器科学与技术二维弹道修正弹角运动飞行稳定性共振响应谱

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弹箭非线性角运动周期解稳定性分析

弹道学报 2015年第3期27卷 7-11页

作者：钟扬威王良明常思江傅健南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

为了分析和计算弹箭非线性角运动周期解的稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组。以某型火箭弹高原试验为例,计算了立方马格努斯力矩系数取不同值时的角运动相图和庞加莱截面图;通过Poincare映射计算了线性马格努斯力矩系数作为分岔... 详细信息

为了分析和计算弹箭非线性角运动周期解的稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组。以某型火箭弹高原试验为例,计算了立方马格努斯力矩系数取不同值时的角运动相图和庞加莱截面图;通过Poincare映射计算了线性马格努斯力矩系数作为分岔参数时的分岔图;利用推广的打靶法计算了角运动周期解的幅值和周期,结合Floquet理论分析了周期解的稳定性。结果表明,在高空低密度的情况下,考虑非线性马格努斯力矩系数后,当马格努斯力矩系数达到一定范围时,火箭弹角运动由零平衡位置分岔出稳定的周期运动。

关键词：火箭弹外弹道非线性运动打靶法

一种基于速度方向修正的旋转稳定弹弹道跟踪制导方法研究

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弹道学报 2017年第4期29卷 15-21页

作者：钟扬威王良明张立研叶昌史祥鹏中国航天科工集团第九总体设计部湖北武汉430040 南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 国营洛阳丹城无线电厂河南洛阳471000

针对旋转稳定二维弹道修正弹的制导律设计问题,提出了一种基于速度方向修正的弹道跟踪制导方法,推导了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角及速度运动规律,得到了平均偏角的相位角与固定舵滚转角的关系。通过在标准弹道上生成一个虚拟未来点... 详细信息

针对旋转稳定二维弹道修正弹的制导律设计问题,提出了一种基于速度方向修正的弹道跟踪制导方法,推导了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角及速度运动规律,得到了平均偏角的相位角与固定舵滚转角的关系。通过在标准弹道上生成一个虚拟未来点,得到了速度角的指令。提出了通过修正速度方向与该指令的偏差,实现对标准弹道跟踪的原理。提出了一种当实际弹道偏离标准弹道较远时,通过落点预测实时生成新的标准弹道的方法。仿真结果表明:小射角射击时,可在全弹道采用速度方向修正来跟踪标准弹道;大射角射击时,可在降弧段在线生成标准弹道,再通过速度方向修正来跟踪该标准弹道。

关键词：旋转稳定弹角运动弹道制导

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二维弹道修正弹复合制导方法

弹箭与制导学报 2018年第4期38卷 20-22页

作者：王琦钟扬威王良明南京理工大学能源与动力工程学院南京210009 中国航天科工集团第九总体设计部武汉430040

为解决不同射角下二维修正弹偏离方案弹道时的弹道修正问题,研究二维弹道修正弹在控制力作用下弹轴及质心运动规律,针对基于速度方向修正的制导方法和落点预测制导方法的优缺点提出二维修正弹的复合制导方法,在初制导采用速度方向修正... 详细信息

为解决不同射角下二维修正弹偏离方案弹道时的弹道修正问题,研究二维弹道修正弹在控制力作用下弹轴及质心运动规律,针对基于速度方向修正的制导方法和落点预测制导方法的优缺点提出二维修正弹的复合制导方法,在初制导采用速度方向修正的制导方法,在弹道顶点开始采用落点预测制导算法。仿真结果表明,无论在小射角还是大射角下,该复合制导方法都具有较高的准确度。

关键词：二维弹道修正弹速度方向修正落点预测制导复合制导

基于Kane方法的双旋弹飞行动力学建模及仿真

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飞行力学 2016年第4期34卷 59-63页

作者：钟扬威王良明常思江傅健南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

针对双旋弹飞行动力学建模,提出了基于Kane方法建立树形多刚体系统动力学方程的方法。分析了双旋弹后体和前体的运动,并分别建立了其动力学方程,综合得到了双旋弹的七自由度飞行动力学方程。基于四元数转换,建立了双旋弹转动运动学方程... 详细信息

针对双旋弹飞行动力学建模,提出了基于Kane方法建立树形多刚体系统动力学方程的方法。分析了双旋弹后体和前体的运动,并分别建立了其动力学方程,综合得到了双旋弹的七自由度飞行动力学方程。基于四元数转换,建立了双旋弹转动运动学方程。通过编程对双旋弹的无控和有控运动特性进行了仿真分析。结果表明,双旋弹无控时以小迎角稳定飞行;有控飞行时弹体产生配平迎角,且纵向和横向修正会出现交叉耦合。

关键词：飞行动力学多体系统动力学 Kane方法双旋弹

一种线性自抗扰三回路姿态驾驶仪设计方法研究

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战术导弹技术 2022年第3期 66-72,106页

作者：杨登峰钟扬威吴翔吴凡史祥鹏张培喜湖北航天技术研究院总体设计所武汉430040 火箭军驻武汉军代室武汉430040

针对传统三回路姿态驾驶仪在强非线性、强时变及强耦合条件下鲁棒性不足问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的三回路姿态驾驶仪设计结构。在继承原驾驶仪设计结构和参数的基础上,采用线性自抗扰扩张状态观测器对建模过程中因“参数固化... 详细信息

针对传统三回路姿态驾驶仪在强非线性、强时变及强耦合条件下鲁棒性不足问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的三回路姿态驾驶仪设计结构。在继承原驾驶仪设计结构和参数的基础上,采用线性自抗扰扩张状态观测器对建模过程中因“参数固化”和“小扰动”假设产生的不确定性和未建模扰动进行估计和补偿,实现了三回路驾驶仪鲁棒增强性设计。某再入飞行器的仿真结果表明,该方法控制鲁棒性高,解耦效果好。

关键词：姿态控制三回路姿态驾驶仪线性自抗扰控制扩张状态观测器解耦控制

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旋转稳定弹丸非线性角运动吸引域计算方法

兵工学报 2021年第6期42卷 1195-1203页

作者：杨志伟王良明钟扬威王垚张喜峰南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 中国航天科工集团有限公司第九总体设计部湖北武汉430040 北方华安工业集团有限公司黑龙江齐齐哈尔161046

为计算旋转稳定弹丸的非线性角运动吸引域,建立了包含几何非线性和气动非线性的弹丸角运动方程。通过分析角运动方程原点及其周围平衡点的性质,将原点分为非唯一稳定平衡点和唯一稳定平衡点两种情况。针对原点为非唯一稳定平衡点情况,... 详细信息

为计算旋转稳定弹丸的非线性角运动吸引域,建立了包含几何非线性和气动非线性的弹丸角运动方程。通过分析角运动方程原点及其周围平衡点的性质,将原点分为非唯一稳定平衡点和唯一稳定平衡点两种情况。针对原点为非唯一稳定平衡点情况,根据对称性得到原点的吸引域;针对原点为唯一稳定平衡点情况,通过计算原点处次临界Hopf分岔极限环半径得到其吸引域。以某型155 mm榴弹为例进行仿真验证和分析计算,结果表明:所采用方法能够准确计算原点周围不稳定的极限环,且该极限环就是原点吸引域的边界;马格努斯力矩三次项系数是影响原点吸引域大小的主要因素;在超音速范围内,随弹丸初速增加,原点吸引域先减小、后增大;空气密度越大,原点吸引域越小;移动平台发射的旋转稳定弹丸运动失稳也是由吸引域的影响造成的。

关键词：旋转稳定弹丸非线性角运动吸引域平衡点次临界Hopf分岔

旋转稳定二维弹道修正弹落点预测制导方法研究

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火炮发射与控制学报 2018年第3期39卷 11-16页

作者：钟扬威王良明国晨叶昌史祥鹏中国航天科工集团第九总体设计部湖北武汉430040 南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 凌云科技集团有限责任公司湖北武汉430040

针对旋转稳定二维弹道修正弹的落点预测制导方法设计问题,提出了一种通过两次落点预测修正一次弹道的制导方案。研究了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角、速度方向及落点运动规律,得出了落点修正量的相位角较固定舵滚转角超前一个前置角... 详细信息

针对旋转稳定二维弹道修正弹的落点预测制导方法设计问题,提出了一种通过两次落点预测修正一次弹道的制导方案。研究了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角、速度方向及落点运动规律,得出了落点修正量的相位角较固定舵滚转角超前一个前置角。提出了通过两次落点预测获得修正落点偏差所需的固定舵滚转角的方法:第1次无控落点预测得到目标点与实际落点的偏差方位角,第2次有控落点预测得到落点修正量的相位角相对于固定舵滚转角的前置角。仿真结果表明,落点预测制导具有较好的落点修正效果。研究结果对该类弹丸的制导方法设计提供了参考。

关键词：兵器科学与技术旋转稳定弹角运动落点预测制导