偏转弹头导弹的动力学建模方法研究

 偏转弹头是一种新的导弹操纵方式,动力学建模是对其研究的基础。偏转弹头导弹可以看成由弹头和弹体组成的多体系统,应用多体建模方法Schiehlen法建立系统的动力学模型。首先把弹头和弹体的运动状态用广义坐标表示,弹头的绝对运动由相对运动原理得到,根据牛顿 欧拉动力学方程分别写出弹头和弹体的质心移动方程和绕质心的转动方程,再运用达朗伯原理的理想约束性质消去方程中包含的约束力,同时方程的数目也减少到与系统的自由度数相同,从而得到维数与系统自由度数相同的二阶标量微分方程组。最后仿真验证模型,并分析得到偏转弹头导弹的一些特点,即偏转弹头导弹具有控制效率高,机动过载大,响应速度快等优点,是一种有效的快速响应控制方式。研究表明对于像偏转弹头导弹这类刚体数目少、但自由度数目较多的多体系统,其动力学建模适合使用Schiehlen法。     

偏转弹头导弹动力学建模与仿真研究(英文)

针对采用旋转单通道控制的偏转弹头导弹,研究了其动力学特性。根据弹体的自旋特性,综合考虑弹头与弹体之间的相互作用,利用无根多刚体系统动力学方法在准弹体坐标系中建立了完整的偏转弹头导弹刚体动力学模型,并对其进行了线性化;在此基础上,对偏转弹头导弹通道间的耦合特性、弹头偏转对弹体运动的影响以及弹体动态特性进行了仿真分析。理论分析与仿真结果表明,偏转弹头导弹各通道之间是相互交连耦合的,弹头偏转将导致弹体向相反的方向运动,所建立的偏转弹头导弹动力学模型是正确合理的。     

偏转弹头导弹控制系统设计与仿真

根据弹头的可偏转特性,利用无根多刚体系统动力学方法建立了偏转弹头导弹的动力学模型,并对通道间的耦合特性及弹头偏转对弹体运动的影响进行了分析。在此基础上,将通道间的耦合及弹头偏转对弹体运动的影响作为干扰项处理,将气动参数的非线性变化等效为标称参数的摄动,利用变结构控制理论设计了偏转弹头导弹的控制器。仿真结果表明,所设计的变结构控制器能够有效地减小和消除俯仰、偏航通道对滚转通道的耦合作用以及弹头偏转对弹体运动的影响,较好地抑制了导弹气动参数的摄动,具有较高的稳态精度和良好的动态性能。     

敏捷导弹六自由度动力学建模与仿真

研究了敏捷导弹六自由度导弹动力学建模和仿真问题，首先给出了用于拦截器的姿控脉冲发动机和用于空空导弹敏捷转弯的反作用喷气控制系统的力学模型，然后给出了带干扰（包括风的干扰）的具有大迎角大姿态机动能力的敏捷导弹的六自由度动力学模型，最后利用上述模型对先进空空导弹的越肩发射进行了仿真，并给出了部分结果。该模型除了可以进行一般的导弹动力学仿真外，尤其适用于空空导弹敏捷转弯（含越肩发射），高空弹道导弹拦截器的大姿态机动等的仿真计算。     

空-空导弹打靶专家仿真系统

 本文介绍一个为检验空空导弹性能而研制的空空导弹打靶专家仿真系统。该系统采用专家经验选择导弹初始攻击条件和目标的逃逸策略,因而可以大大减少检验导弹性能所必需的仿真次数。该系统采用通用型数学模型,并把与具体导弹及目标有关的知识与一般性知识分开,因而具有较强的通用性。     

金属丝网-油液介质耦合减振器动态特性试验与建模研究

 基于电子信息设备振冲防护中抗大冲击并兼顾衰减振动要求,通过巧妙地结合金属丝网阻尼元件和油阻尼介质及橡胶元件和金属弹性元件设计了结构微小的原理试验样机;该样机适合航空应用;样机的多参数匹配试验研究表明该耦合减振器具有强非线性动态特征,在此基础上结合理论分析形成复合建模方法建立了原理样机非线性动态特性模型,该建模方法直接引入结构参数,为直接设计具体的器件建立了理论基础;研究表明该耦合减振器性能优越并具有良好的设计可控性,建模方法可以应用于其它减振器件研究和设计。     

阻拦系统动力学建模与仿真

 以Mark 7 Mod 1型阻拦系统为基础,借助其中的油液流量系数的经验公式,将其扩展到Mark 7 Mod 3型阻拦系统。首先,将K-5型凸轮曲线进行扩展,重新设计凸轮曲线,使主液压缸的行程增加到4.65 m,进而增加了阻拦系统的容量,实现阻拦系统的优化。其次,考虑到主液压缸的质量不能被忽略,通过引入绳索的弹性形变,实现了阻拦过程主液压缸惯性、滑轮缓冲装置的惯性和飞机惯性的综合动力学仿真。再次,增加了滑轮缓冲系统,使阻拦系统的液压模型更为准确、完整。最后,在考虑了凸轮阀控制曲线以及锥形阀流量系数等各项参数变化的情况下,研究飞机各状态与阻拦系统中各参数的相互影响情况。     

Z型翼变体飞机的纵向多体动力学特性

机翼变形时,变体飞机的翼面积、惯性特性、全机焦点和重心位置等均会发生较大的变化,从而引起飞机的动态特性也随之改变。为此对机翼变形过程中的Z型翼变体飞机进行了纵向多体动力学建模仿真;推导了变形过程中变体飞机的六自由度非线性动力学方程,并通过简化得到了解耦后的纵向动力学方程。机翼折叠动态过程的气动特性数值模拟结果表明,不同折叠角速度下飞机的气动力相差不大。在机翼折叠角速度较小且忽略非定常气动效应的情况下,采用气动力准定常假设对变形过程中不同机翼折叠角速度下变体飞机的纵向响应进行了数值仿真,并研究了重心位置移动和气动特性变化对飞机变形过程动态特性的影响规律。结果表明,折叠过程中气动特性的变化是影响飞机动态特性的主要因素,机翼折叠后飞机的速度和迎角增加,且飞行高度下降较大。     

质量矩导弹构型及自适应控制律设计

 质量矩导弹姿态运动模型含有活动质量块的位置、速度和加速度项,是典型的带有输入非线性的快时变多体系统。从构型和控制律设计两方面入手研究该类导弹跟踪控制问题。通过对姿态动力学模型的深入分析,获得了一种使系统具备良好动态品质的构型。以此为基础,建立了仿射型姿态运动模型,利用退步方法设计了控制律;考虑到系统中存在气动参数、外界扰动和执行机构动态特性等不确定因素,设计了鲁棒自适应补偿项;最后进行数学仿真,通过与标准退步控制律进行比较,验证了该控制律的有效性。     

基于专家系统的导弹发射车液压系统故障诊断

 液压系统为导弹发射车提供动力源,该系统运行的可靠性在不同程度上影响着导弹发射车的工作性能。针对导弹发射车液压系统故障知识的特点,提出了将领域专家经验分解成故障现象、故障原因和故障规则的知识表达方式,设计了由故障现象、故障原因分别构成故障规则前件和后件的知识获取方法,实现了故障知识的有效管理和维护。针对故障诊断流程图的结构特点,提出了故障诊断二叉树的概念,给出了将诊断流程图转化成故障诊断二叉树的方法,并在此基础上设计了基于故障诊断二叉树的故障推理机和基于二叉树前序遍历的故障解释机制。实践表明该专家系统的设计方法及原理具有一定实用性和通用性,对同类系统的设计具有很好的借鉴作用。     

基于动态贝叶斯的反舰导弹弹型识别

使用反舰导弹对舰艇进行饱和攻击是当前对舰攻击的主要方式。首先,提出了动态贝叶斯网络(DBN)的理论及算法;其次,根据反舰导弹的高度、速度、过载、机动方式等弹道特性和RCS、雷达频率等导弹自身特性,建立了对反舰导弹进行弹型识别的DBN模型;最后,通过仿真算例验证了DBN模型的有效性,这为实际解决反舰导弹进行弹型识别的问题,提供了一种思路。     

利用Matlab/simulink对前起落架摆振动力学模型的建模方法

为了更好的进行起落架摆振动力学特性的分析,有必要开展起落架摆振动力学建模方法研究,拓展摆振动力学仿真方法。本文利用Matlab/Simulink对对一个简单的前起落架非线性摆振动力学模型进行仿真建模,并给出具体算例。通过结果对比,验证了仿真模型的正确性。     

大型民用飞机前轮操纵转弯特性仿真

在ADAMS/aircraft软件中,以波音757为例分别建立了飞机前起和主起模型,并与刚性机身装配成完整的波音757模型,基于此模型进行地面滑行转弯仿真,分析了前轮最大操纵角与滑行速度的关系,给出了不同速度下的最小转弯半径的仿真数据。     

投弹对飞机稳定性影响分析

对带有自动驾驶仪的飞机投弹时的稳定性进行了分析。对投弹干扰问题进行了描述，并对投弹过程进行了建模、仿真和控制律优化设计。结果表明．导弹投放过程中，飞机能够很好地恢复和稳定姿态，飞机平台可以保证导弹顺利投放。     

Modeling of a space flexible probe–cone docking system based on the Kane method

Recent developments in micro- and nano-satellites have attracted the interest of the research community worldwide. Many colleges and corporations have launched their satellites in space. Meanwhile, the space flexible probe–cone docking system for micro- and nano-satellites has become an attractive topic. In this paper, a dynamic model of a space flexible probe–cone docking system, in which the flexible beam technology is applied, is built based on the Kane method. The curves of impact force versus time are obtained by the Lagrange model, the Kane model, and the experimental method. The Lagrange model was presented in the reference and verified by both finite element simulation and experiment. The results of the three methods show good agreements on the condition that the beam flexibility and the initial relative velocity change. It is worth mentioning that the introduction of vectorial mechanics and analytical mechanics in the Kane method leads to a large reduction of differential operations and makes the modeling process much easier than that of the Lagrange method. Moreover, the influences of the beam flexibility and the initial relative velocity are discussed. It is concluded that the initial relative velocity of space docking operation should be controlled to a certain value in order to protect the docking system. a 2014 Production and hosting by Elsevier Ltd. on behalf of CSAA BUAA.     

不同攻角条件下偏转头弹箭流场与气动特性

基于DES（detached eddy simulation,分离涡模拟）方法及AUSM（advection upstream splitting method,对流迎风分裂方法）格式,对不同偏角的偏转头弹箭在非零攻角下的超声速流场和气动特性进行了数值模拟.结果表明:在非零攻角情况下,与常规弹箭流场相比,偏转头弹箭头部迎风面激波更强;而当有效入射角相等时,即使弹箭的攻角不一样,其头部流场结构仍相同,且尾翼流场基本不受头部偏角影响.另外,由气动力系数变化曲线可知,偏转头弹箭具有良好的纵向静稳定性,且升力系数随攻角的增长率大于阻力系数,即升阻比大于常规弹箭,因此适当增大攻角可以提高偏转头弹箭的气动特性.      

基于Kane方法的双旋弹飞行动力学建模及仿真

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.