基于逆误差补偿的非线性导弹控制器设计

提出了一种基于动态逆在线误差补偿的非线性导弹动态逆控制设计方案。首先运用动态逆的双阶段设计方法设计了导弹的逆控制器,第一阶段采用动态逆方法设计快回路控制器实现对滚转、偏航和俯仰三个通道角速度的跟踪;第二阶段实现慢回路对滚转角、侧滑角和迎角的跟踪;然后,设计了具有补偿信息,并用于在线补偿动态逆误差的控制方案,并将其应用于导弹控制系统的设计中以增强其鲁棒性。通过仿真分析,验证了该方法的有效性。     

MEMS惯性测量单元减振系统仿真分析

MEMS惯性测量单元使用MEMS仪表作为角速度和加速度传感器,该传感器对振动和冲击敏感,会引起惯性测量单元的测量误差.MEMS惯性测量单元多用于飞机、炸弹、导弹等振动环境恶劣的地方,因此减振器的设计尤为重要.减振器设计首先要明确惯性测量单元所处的振动环境,其次要明确MEMS惯性测量单元敏感的频点,最后明确惯性测量单元的质量、安装形式.设计了一种用于MEMS惯性测量单元的减振器,减振效率达75％,对振动和冲击均起到衰减的作用,衰减频带展宽,且在峰值的放大倍数低于3.5.     

大量程MEMS陀螺仪在高速旋转导弹上的应用

弹旋频率是影响旋转导弹制导精度的主要因素之一.本文提出了一种弹旋频率测量用大量程MEMS陀螺仪技术方案,开展了大量程MEMS陀螺仪在旋转导弹上的应用研究,解决了大量程MEMS陀螺仪在偏心安装、较大力学环境下提高测量精度等问题,通过了飞行试验验证,实现了旋转导弹弹旋频率的精确测量.     

一种带有数字力反馈的宽动态范围的绝缘硅MEMS陀螺

本文描述的是一种硅绝缘体(SOI)的微电子机械系统(MEMS)的研究探索和原始的测试数据，它是一种振动角速率传感器，主要用于高超音速、小直径导弹和炸弹，SOI角速率传感器(即陀螺)主要用在宽动态范围和刚性环境中，它吸收了深度离子蚀刻反应得到的质量块和特征尺寸的优点，主要的研究集中在开发对称的装备结构以及多点的σ-δ力反馈控制，其目的是为了增加动态范围和减小对环境参数的灵敏度，包括温度、振动和恒定的Z轴负载加速度．有一个样机，单层MEMS芯片，结构是一个质量块被放置在一个三重模块去耦对称的悬挂系统中，经过了装配和调试，模块去耦悬挂系统，对每一个疏状驱动，只允许它在一个平面内运动，即一个自由度，所以削弱了因为振荡轴的不规则排列引起的误差，另外悬挂对称结构经过工艺处理和温度变化保持匹配的振荡模块频率，在不连续的时间控制回路中有最大的动态范围，附属于该悬挂系统的是它们的线性模式的疏状驱动的工作状态，利用这些条件执行机构削除了偏差，在控制回路中减小了非线性度．在一个开环的结构中这些设备的速率传感器性能得到了验证，并且有一套设备在高超音速导弹样机中进行了飞行试验，目前的研究将是通过前置优化减少随机游走，增加一个激励控制回路改善偏置稳定性，和采用数字反馈回路增加动态范围，本文讲述SOI为基础的角速率传感器的最近研究成果和原始测试数据。     

考虑空间机动飞行的直升机尾传动轴建模与临界转速分析

建立了具有普遍性的考虑直升机空间机动飞行的尾传动轴动力学模型.分析了机动飞行对尾传动轴临界转速的影响,发现只有俯仰角速度、偏航角速度、横滚角速度和角加速度4个转动运动分量会影响尾传动轴的临界转速.通过算例着重分析了俯仰、偏航和横滚角速度对尾传动轴前3阶临界转速的影响规律.结果表明:俯仰角速度使尾传动轴的临界转速降低,但只对反进动第1阶临界转速有较大影响;偏航角速度对尾传动轴临界转速的影响效果与俯仰角速度完全相同;正向横滚角速度使尾传动轴的正进动临界转速提高,而使反进动临界转速降低;但对于反向横滚,在以横滚角速度等于某值的分界线之前,横滚角速度对尾传动轴临界转速的影响规律与正向横滚相反,前3阶临界转速变化曲线的分界线对应的横滚角速度分别为1.86,27.41,124.5rad/s.      

滚转弹两框架导引头的前馈补偿技术

针对弹体滚转情况下两框架平台式导引头的伺服控制问题,基于导引头运动学和动力学,建立了导引头稳定回路模型。结合弹体滚转条件下的导引头输入指令和输出视线角速率关系,构建了视线闭环回路。针对偏航、俯仰通道间的解耦控制问题,推导出解耦条件,要求两通道由失调角到光轴转动角速度的传递函数相同。仿真分析了该模型在视线角输入以及弹体姿态扰动输入时,弹体滚转对导引头跟踪精度产生的影响,并由此提出了滚转角速度前馈补偿控制方案。结果表明,采用结合滚转角前馈补偿控制的两框架平台式导引头方案可以满足滚转弹的制导精度要求。     

扰流板对内埋导弹偏航姿态角的影响

在内埋武器舱前缘设计扰流板进行流动控制,可改善内埋导弹分离过程的偏航力矩特性,从而使弹头反向舱门,保证分离航向安全。为了研究该问题,通过理论分析在内埋武器舱前缘设计了不同高度的扰流板;通过部件测力风洞试验研究了不同高度扰流板对舱内流型、内埋导弹偏航力矩特性的影响,进而分析了扰流板对内埋导弹偏航分离特性的影响;通过轨迹捕获风洞试验验证了分离偏航姿态角特性分析的可靠性。研究结果表明：在内埋武器舱前缘设计一定高度的扰流板可以有效控制舱内流型,改善内埋导弹分离的航向气动特性,提高分离航向安全性。     

战术导弹用MEMS陀螺仪研制进展及关键技术

MEMS陀螺仪具有体积小、质量轻、启动快、可靠性高、价格低、易于大批量生产、能承受恶劣环境条件等突出优势,可广泛应用于防空导弹、反坦克导弹、便携式导弹、航空制导炸弹等制导武器.介绍了MEMS陀螺仪的基本原理、发展现状,分析了战术导弹对MEMS陀螺仪的应用需求,指出了MEMS陀螺仪在战术导弹型号应用中需解决微机械加工工艺、全温性能指标、复合力学环境等关键技术问题,对MEMS陀螺仪在战术导弹中的应用具有指导意义.     

飞机抗失速/尾旋研究述评

一、抗失速/尾旋研究由来及发展飞行中飞机因某些内外因素,如驾驶失误、旋转初始角速度太大、操纵系统损坏,进入了前面飞着的飞机尾迹之中、遇到了强爆炸波的作用及大气扰动等,而进入了一种自动滚转、俯仰、偏航,同时又绕着垂直轴旋转下降的运动,这就是尾旋。影响尾旋的因素很多,尾旋的种类也很多。若无法防止和改出尾旋,则会造成机毁人亡,     

光测弹体姿态的螺旋线法

本文提出光测弹体姿态螺旋标志线法的解题方法。用G公式方法解弹体俯仰角和偏航角，用闭合旋转方法解弹体滚动角。用螺旋标志线测量弹体姿态角，化角度测量为线量测量等．是导弹初始段资态角测量的一种方法。本文还提出像资态角的概念和定义，系统地推导了解题公式。     

超音速旋转弹翼式“X-X”型导弹弹翼部分的诱导滚转力矩

本文研究的对象是以小迎角、小侧滑角和一般超音速飞行的旋转弹翼式“X-X”型导弹。当它偏转弹翼进行俯仰和偏航控制时,弹翼部分的不对称绕流会在弹翼上产生不对称载荷分布,从而诱导出滚转力矩。本文主要依据空气动力学中的细长体理论;在这个理论关于厚度问题、迎角问题和侧滑角问题的基础上,著重对两对弹翼偏转一定角度后,因气动干扰而在弹翼上产生的各种气动载荷进行了研究,并由此得出了弹翼部分诱导滚转力矩的计算公式。可以看到,它的大小与导弹的飞行条件、气动外形和操纵情况有关,一般情况下它是不大的。     

Frequency domain approach to guidance system design

The frequency domain approach to guidance system design is presented. The model of the guidance control system reflects the most important characteristics of the flight control system that combines airframe and autopilot dynamics (damping, natural frequency, time constant, and airframe zero frequency). The analytical expressions for frequency response and related expressions for missile system performance are given. The analytical results obtained can be utilized for missile system design.     

基于载体姿态测量的微伺服吊舱

针对微小型无人机光电吊舱对光轴稳定与目标跟踪的需求,研究了一种基于载体姿态测量的光学平台稳定技术.该技术利用吊舱基座上的速率陀螺测量机体三轴姿态运动,通过控制光学平台的俯仰和偏航两通道伺服系统实现对光轴的惯性空间稳定.该系统使用步进电机来当执行机构,根据步进电机的特性,可以推导得到控制量与转速的关系,由此省去了在一般捷联稳定技术中的微分测速环节,得出了一种新的基于前馈控制的不变性原理.设计了解耦指令分配算法,将一个两轴耦合系统,转换为两个独立的单轴系统.在单轴控制中,分别设计了比例控制及比例积分控制算法实现对光轴的稳定控制和跟踪.最后通过在Matlab/Simulink环境下的仿真,以及实际的摇摆台试验,证明了基于载体姿态测量的稳定技术能够实现微小型无人机光电吊舱的光轴稳定.     

Nonlinear autopilot for high maneuverability of bank-to-turnmissiles

This paper presents a novel approach to autopilot design for highly maneuvering bank-to-turn (BTT) missiles. In the design and performance analysis of the proposed nonlinear autopilot, all nonlinearities of missile dynamics including the coupling between roll, yaw, and pitch channels as well as the asymmetric structure of missile body are taken into full account. It is shown that through a kind of feedback linearization technique along with a singular perturbation-like technique, the input/output (I/O) dynamic characteristics of pitch, yaw, and roll channels are made linear, decoupled, and independent of flight conditions such as air density and missile velocity. In particular, the proposed autopilot controllers can provide excellent set-point tracking performance for roll and pitch channels while keeping the side-slip angle negligible. The generality and practicality of our approach are demonstrated through mathematical analysis and various simulation results using an ILAAT missile     

Coning motion instability of spinning missiles induced by the delay of strap-down seeker

The strap-down seeker, which combines the seeker’s and the onboard gyro’s measurements to obtain the target information, has been extensively applied by spinning missiles. The response delay of the strap-down seeker, a novel factor that could result in crosscoupling between the acceleration commands in the pitch and yaw channels and subsequently cause the significant deterioration in dynamic stability of the spinning missile equipped with a rate loop, is noted in this paper. The sufficient and necessary stability conditions are also analytically established based on the system equation with complex coefficient, which are further verified by numerical simulations. It could be indicated that the response delay of the strap-down seeker will greatly deteriorate the dynamic stability of the whole guidance system designed by the conventional method. It is also noticed from analysis that the stable region of the combined guidance coefficient is shrunken significantly with the increase of the spinning rate.     

基于Backstepping和扰动观测器的导引律

考虑目标机动和自动驾驶仪动态特性等情况,基于扰动观测器(DOB)技术及Backstepping的设计思想,提出了一种新型的三维导引律。运用Backstepping的设计思想,将包含驾驶仪动态特性的制导环路分为外环和内环两个环路。将目标机动及俯仰和偏航平面间的交叉耦合项当成外环扰动,将驾驶仪参数不确定当成内环扰动,分别设计内外扰动观测器将它们估计出来,利用估计值做前馈补偿得到的外环控制器可抑制目标机动对制导精度的影响及实现两个平面的解耦控制,内环控制器补偿驾驶仪动态特性对制导精度的影响。导引律的设计在于使得导弹的实际加速度跟踪上外环的虚拟控制。仿真结果表明:在目标做大机动、考虑驾驶仪动态特性的情况下,这种导引律仍然具有良好的制导精度。     

一种改进的巡飞弹侧向运动解耦设计

针对巡飞弹侧向平面内诸多不对称因素带来的航向通道和滚转通道强耦合这一特点,研究了巡飞弹侧向运动的耦合特性和解耦控制问题.由于传统的静态补偿器设计模型计算量大、适用性有限,为此提出了静态上三角形式补偿器的一般模型,该模型采用逆奈奎斯特阵列法,保留了巡飞弹侧向通道传递函数矩阵第二行的行优势性,然后具体针对格氏圆圆心密集区域...