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滚转导弹动态失稳的机理分析

弹道学报 2008年第2期20卷 24-26,40页

作者：于剑桥别炎华北京理工大学宇航科学技术学院北京100081

将滚转导弹动力学系统描述为一个具有动态负反馈的闭环系统,分析了滚转导弹动态失稳的机理.基于滚转导弹扰动运动方程组,绘制了滚转导弹扰动运动结构图,经过简化,将滚转导弹描述为由2个二阶环节构成的具有动态负反馈的闭环系统.由此系... 详细信息

将滚转导弹动力学系统描述为一个具有动态负反馈的闭环系统,分析了滚转导弹动态失稳的机理.基于滚转导弹扰动运动方程组,绘制了滚转导弹扰动运动结构图,经过简化,将滚转导弹描述为由2个二阶环节构成的具有动态负反馈的闭环系统.由此系统的开环特性出发,基于对数频率稳定性判据给出了马格努斯效应导致滚转导弹动态失稳的原因.给出了算例,结果表明,由开环稳定性分析得到的导弹动态稳定转速边界与采用基于闭环极点位置约束的通用转速边界计算公式所得到的结果是相同的.

关键词：动态失稳动力学特性分析滚转导弹

滚转导弹解耦过载驾驶仪及其BP自适应调度法

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固体火箭技术 2017年第6期40卷 785-792页

作者：彭博王伟王江胡欧磊韩丁丁北京理工大学北京100081

滚转导弹具有气动、惯性及控制耦合特性,三回路过载驾驶仪具有较好的动态响应特性,但俯仰与偏航双通道之间会存在耦合。为了实现了双通道完全独立,采用动态解耦算法设计了一种基于状态反馈与输入变换的解耦过载驾驶仪,弥补了三回路驾驶... 详细信息

滚转导弹具有气动、惯性及控制耦合特性,三回路过载驾驶仪具有较好的动态响应特性,但俯仰与偏航双通道之间会存在耦合。为了实现了双通道完全独立,采用动态解耦算法设计了一种基于状态反馈与输入变换的解耦过载驾驶仪,弥补了三回路驾驶仪无法消除耦合特性的不足。滚转导弹制导段跨越的空域较大,气动参数非线性特性较强,在特征点数量较少的情况下,传统的基于插值方法的控制器参数增益调度策略的效果并不理想。针对滚转导弹耦合和传统增益调度设计有缺陷的问题,设计了一种基于BP神经网络的自适应调度算法(BPASM)。仿真结果表明,在特征点数量较少时,解耦效果更好,且在线计算量小,设计简便,具有一定的工程指导意义。

关键词：滚转导弹动态解耦过载驾驶仪气动非线性 BP神经网络自适应调度

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

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兵工学报 2015年第5期36卷 831-838页

作者：范世鹏林德福姚怀瑾路宇龙祁载康北京理工大学宇航学院北京100081 北京航天自动控制研究所北京100854 北京电子工程总体研究所北京100854

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... 详细信息

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。

关键词：飞行器控制、导航技术滚转导弹三回路驾驶仪最优二次型通道耦合

采用脉宽调制式舵机的滚转导弹自动驾驶仪设计与研究

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兵工学报 2014年第10期35卷 1612-1618页

作者：范世鹏林德福祁载康路宇龙姚怀瑾北京理工大学宇航学院北京100081 北京航天自动控制研究所北京100854 北京电子工程总体研究所北京100854

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... 详细信息

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。

关键词：兵器科学与技术滚转导弹脉宽调制控制耦合频谱分析

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鸭式气动布局单通道控制滚转导弹转速设计

弹道学报 2010年第2期22卷 32-34,43页

作者：于剑桥梅跃松孟宏志北京理工大学宇航学院北京100081 山西北方惠丰机电有限公司山西长治046012

为研究鸭式气动布局单通道控制滚转导弹转速设计问题,通过分析弹体动力学特性,得到导弹增益随控制力频率的变化规律,据此确定了控制力频率与弹体固有频率之间的最优比值关系;通过分析攻角与控制力所产生的法向加速度之间的相位关系,解... 详细信息

为研究鸭式气动布局单通道控制滚转导弹转速设计问题,通过分析弹体动力学特性,得到导弹增益随控制力频率的变化规律,据此确定了控制力频率与弹体固有频率之间的最优比值关系;通过分析攻角与控制力所产生的法向加速度之间的相位关系,解释了上述最优比值关系产生的物理原因.基于所得到的最优比值关系设计导弹转速,可使弹体对周期变化控制力的滤波效果达到最好.通过数学仿真验证了分析结果的正确性.

关键词：滚转导弹转速设计单通道控制鸭式气动布局

非定常非线性系统解耦控制理论及其在滚转导弹制导中的应用研究

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兵工学报 1999年第2期20卷 123-126页

作者：张运刘藻珍孙文莉北京理工大学北京100081

本文研究了非定常非线性系统的解耦控制理论 ,该理论不仅将非定常非线性系统的输入和输出之间的交叉耦合关系化为一一对应关系 ,从而把非线性系统分解为若干子系统 ,而且将这些子系统同时化为线性子系统 ,实现了精确线性化。本文将该理... 详细信息

本文研究了非定常非线性系统的解耦控制理论 ,该理论不仅将非定常非线性系统的输入和输出之间的交叉耦合关系化为一一对应关系 ,从而把非线性系统分解为若干子系统 ,而且将这些子系统同时化为线性子系统 ,实现了精确线性化。本文将该理论用于滚转导弹解耦制导的设计中 ,数字仿真表明所设计的制导系统不仅精度高 ,而且具有鲁棒性。

关键词：非定常非线性解耦控制滚转导弹制导导弹

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滚转导弹耦合性分析

导弹与航天运载技术 2005年第4期 47-51页

作者：张鸣祝学军陈海东北京宇航系统工程研究所北京100076

研究了一种对滚转导弹进行耦合性分析的方法。在定义准弹体坐标系和准速度坐标系的前提下,建立滚转弹体的数学模型。在此基础上,运用多变量频域理论对一实例进行耦合性分析,并用Matlab进行了仿真验证。

关键词：滚转导弹耦合性分析多变量频域 Gershgorin带

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滚转导弹喷流直接力与气动力复合控制研究

滚转导弹喷流直接力与气动力复合控制研究

作者：沙建科西北工业大学

学位级别：硕士

海湾战争以来，愈来愈多的国家日益重视新一代防空导弹特别是具有反战术弹道导弹能力的防空导弹的研制。为了有效的拦截并杀伤来袭的TBM弹头，许多国家都纷纷采用各种先进技术和方法来提高反导拦截精度，以便在空中就彻底摧毁TBM弹头。... 详细信息

海湾战争以来，愈来愈多的国家日益重视新一代防空导弹特别是具有反战术弹道导弹能力的防空导弹的研制。为了有效的拦截并杀伤来袭的TBM弹头，许多国家都纷纷采用各种先进技术和方法来提高反导拦截精度，以便在空中就彻底摧毁TBM弹头。目前对付来袭TBM弹头最有效的手段就是采用直接碰撞动能杀伤技术。它是通过在导弹上安装响应快速的双组元轨、姿控发动机以实现对导弹的精确控制。本文跟踪国外研究，以“爱国者—3”导弹外形尺寸为参考建立了具有姿态控制系统的滚转导弹模型。并以此模型来研究其气动力与姿态直接力的复合控制规律。研究内容及工作主要表现在以下几个方面： 1．首先以“爱国者—3”的外形尺寸为参考建立本文的研究工作所需的导弹模型。建立了滚转导弹运动学和动力学模型，以及姿控发动机的推力模型。 2．考虑到滚转导弹与非滚转导弹的不同，本文仔细分析了滚转导弹控制力的产生机理和滚转导弹的控制原理。并利用Matlab仿真分析给出控制信号的形成过程，以及线性化信号的幅值和频率对等效控制力的影响。 3．从滚转导弹的均态数学模型出发，推导了滚转导弹的弹体传递函数。分析了滚转导弹的稳定性条件。通过对滚转导弹纵向和侧向运动耦合的分析，揭示了产生交连运动的各种因素以及其各自产生的交连角，并给出了交连角的计算方法。 4．设计了滚转导弹气动力与姿控直接力的复合控制系统。复合控制系统采用对控制指令进行前向分解的方法，将复合控制系统分为两个并行的子系统，即气动力控制子系统和姿控直接力控制子系统。采用现代控制理论来设计气动力和姿控直接力子系统。仿真结果显示，复合控制系统的可用过载和动态性能都有明显提高。 5．在以上内容的基础上，建立了滚转导弹末制导有关的六自由度数学模型和仿真模型，对不同初始条件下对拦截飞机和战术导弹进行了数值仿真。结果表明，所设计的复合控制系统较纯气动力控制系统性能有所提高，能够拦截中等载入速的战术弹道导弹。

关键词：滚转导弹复合控制拦截弹仿真

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一种滚转导弹飞行姿态的获取方法

北京理工大学学报 2004年第6期24卷 481-485页

作者：张成杨树兴北京理工大学机电工程学院北京100081

为了获取滚转导弹的飞行姿态,分析了基于两个侧向运动角速率陀螺和一个滚转角速率陀螺的滚转导弹飞行姿态遥测方案.通过算例讨论了各种误差对系统精度的影响,指出滚转角速率陀螺的测量精度是系统实现的关键.在给出的工程实例中,选用一... 详细信息

为了获取滚转导弹的飞行姿态,分析了基于两个侧向运动角速率陀螺和一个滚转角速率陀螺的滚转导弹飞行姿态遥测方案.通过算例讨论了各种误差对系统精度的影响,指出滚转角速率陀螺的测量精度是系统实现的关键.在给出的工程实例中,选用一个双轴液浮陀螺敏感导弹的侧向运动,节省了一个敏感元件.通过对实例中遥测数据的分析,发现该次飞行试验中导弹的角运动特征,为进一步的动力学分析提供了依据.该方案具有结构简单,成本低,易于实现等优点.

关键词：滚转导弹飞行姿态遥测方法