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。     

对动态目标制导的导弹动力学逆系统跟踪控制

结合目标-导弹的运动特性,运用逆系统方法与制导原理,设计了导弹质心运动的Euler动力学系统跟踪控制器。在控制器设计中,综合考虑了目标飞行状态、控制律、制导律、解耦性及抗干扰性这几个重要因素。通过对弹体坐标系下导弹的外力矩实施控制,实现偏转角速度对动态目标的渐近跟踪控制。通过仿真验证,说明了控制器设计的合理性和有效性。     

导引头跟踪点跳变对制导精度影响分析

针对导弹正常制导过程中导引头跟踪点突变的情况,理论分析了导引头跟踪点突变对导弹过载指令的影响;对于不同的弹体动力学模型,仿真分析了跟踪点突变对制导系统精度的影响,并分析影响制导系统精度的主要相关因素;最后,探讨了跟踪点突变影响抑制方法。仿真分析表明,文中所述的方法能够有效抑制导引头跟踪点突变对制导精度的影响。     

高超声速飞行器俯冲段制导控制一体化设计方法

针对高超声速飞行器高速俯冲飞行段制导控制系统设计问题,建立了俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型,提出了一种新颖的六自由度(6DoF)制导控制系统设计方法。基于目标-飞行器三维空间相对运动模型和坐标系转移关系建立了三维全耦合俯冲相对运动模型,推导得到了飞行器加速度在弹道坐标系三轴的分量与飞行器三通道角速率间的解析模型,进而结合飞行器绕质心动力学模型建立了以气动舵偏角为控制输入的俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型。该制导控制一体化低阶设计模型降低了俯冲飞行段制导控制系统的模型阶数,减少了六自由度制导控制系统的设计参数,省略了传统设计方法中根据期望过载反求气动欧拉角的过程;同时利用解析模型替代了传统方法中姿态控制环路的跟踪控制过程,简化了制导控制系统的设计流程,为制导控制一体化设计提供了一种新的分析思路。数值仿真结果验证了本文提出的制导控制一体化设计方法的有效性和鲁棒性。     

共轴式无人直升机的高度控制系统设计

针对导弹正常制导过程中导引头跟踪点突变的情况,理论分析了导引头跟踪点突变对导弹过载指令的影响;对于不同的弹体动力学模型,仿真分析了跟踪点突变对制导系统精度的影响,并分析影响制导系统精度的主要相关因素;最后,探讨了跟踪点突变影响抑制方法。仿真分析表明,文中所述的方法能够有效抑制导引头跟踪点突变对制导精度的影响。     

地空导弹三点法三维运动学弹道建模与仿真

针对三点法三维运动学弹道仿真问题,建立了两种仿真模型.第一种模型采用数值积分算法求解三点法运动学方程组,求解过程较为复杂;第二种模型利用三维空间相关几何知识,将求解三点法三维运动学弹道的图解法转化为求解一元二次方程的问题,使求解过程简单直观.最后,对两种模型进行了仿真,并将其应用到地空导弹制导控制系统的仿真研究中,将理想弹道与控制弹道进行了对比.结果表明,两个模型均解决了一般情形下三点法三维运动学弹道求解的问题,为三点法三维制导律以及弹道特性研究提供了一种方法.     

应用逆系统方法设计空空导弹控制器

对非线性控制的逆系统方法原理进行了介绍，将该方法应用于空空导弹制导设计中，设计了导弹质心运动动力学系统的控制器，该控制器通过对弹道坐标系下导弹的纵向过载和法向过载实施控制，可使导弹在控制系统中的速度、偏航角和俯仰角输出信息渐近跟踪制导指令，以实现空空导弹对攻击目标的跟踪。     

过重力补偿GPS/INS末制导炮弹弹道仿真研究

针对采用GPS/INS的复合制导炮弹,采用比例导引作为末制导的导引规律,从制导炮弹弹体运动学和动力学方程出发,进行了低成本组合导航系统的设计,建立了惯导系统的误差模型。针对位置、速度的组合方式,采用卡尔曼滤波算法,完成了组合导航系统的信息融合。根据超远程炮弹的弹道特点,进行了末制导段过重力补偿设计。全弹道仿真计算结果表明,该制导控制系统性能良好,可以精确地将制导炮弹导引到目标捕获区,实现以小脱靶量、大落角对目标的攻击。     

考虑运动耦合的BTT导弹三维制导律设计

针对倾斜转弯(BTT)导弹制导过程中的双通道耦合问题,设计了一种新型三维(3D)制导律。首先,通过矢量描述的方式,将导弹运动学模型分解成俯冲、转弯和耦合3项,俯冲和转弯两项在笛卡儿坐标系下描述,耦合项则在SO(3)空间中描述。然后,针对无终端约束和有终端约束情况,分别采用比例控制和SO(3)群上的广义比例-微分(PD)控制方式进行了相应的制导律设计。所得制导律既克服了李群方法的结构复杂性,又避免了解耦方法的信息损失。仿真表明,所设计的制导律能够满足BTT导弹精确制导的要求。     

基于Matlab/FlightGear的导弹飞行姿态与 轨迹可视化系统

在导弹6自由度运动学方程组的基础上构建了6自由度矩阵式运动学方程组,使用Matlab/Simulink编程工具构建了导弹的非线性6自由度矩阵式Simulink模型.利用AC3D软件建立导弹的三维物理模型,在对指定部位设置了对象名称后,将其导入至FlightGear中.最后,通过数据接口将Simulink中的仿真数据传输至FlightGear,从而控制导弹的飞行姿态与轨迹,并在FlightGear中实时显示.该可视化仿真可以多视角全方位直观地显示导弹的飞行姿态与轨迹,为导弹的可视化研究提供了便利的方法.     

基于广义Kalman估计的机载雷达高精度控制系统

 研究了在某型现役机载雷达系统中, 采用广义Kalman 滤波器方法来预估目标机的俯仰角和方位角,产生跟踪目标用的雷达天线驱动信号, 替代传统的速率陀螺测量元件来补偿本机机动所造成的扰动的方法,同时对探测信号本身所具有的延迟起到了补偿作用。对目标的运动采用直角坐标系中的Singer 模型描述, 而对测量信号则是应用极坐标系中的描述, 采用广义Kalman 滤波器来完成估计, 即在每一步的估计和控制中对计算测量方程进行线性化结果, 实现两种坐标系的转换。通过应用Matlab/ Simulink 软件对整个系统的建模、设计及仿真研究, 得到了满意的结果。     

无刷直流电动机数学模型

 本文介绍一种基于状态空间法和龙格-库塔算法的无刷直流电动机动态分析法。建立了α-β坐标系的无刷直流电动机的电路方程,阐述了获得该系统的精确解的数字仿真方法,同时给出了直流电抗对脉动转矩的影响,以及换流余角随负载交化的关系等数字仿真结果。     

轴对称弯道流动的N—S方程数值解

利用涡量—流函数方法求解离心压气机进气弯道中的轴对称粘性流场。本文推导出了q—τ湍流模型方程在正交曲线坐标系下的表达式,并用以预测湍流流场。文中在涡量方程及q—τ方程中引进非定常项,采用时间推进法求解。通过对二维直通道及复杂边界的轴对称弯道内的层流、湍流流动的计算,获得了令人满意的结果。      

单列叶栅紊流流场有限分析数值研究

本文将有限分析方法用于曲线座标系上紊流 N-S方程数值计算,研究了高雷诺数时叶栅粘性紊流流场。有限分析方法在网格单元上对非线性偏微分程进行线化处理,在解析边界条件下求出线化偏微分方程的解析解,以此解构造离散方程。有限分析方法能够根据对流的方向和大小自动改变格式系数,并具有数值扩散小、精度高和稳定性好等优点。本文以 k-ε紊流模型模化紊流,以壁面函数方法处理近壁区流动参数。      

多刚体系统动力学在汽车悬架运动学分析中的应用

本文介绍了一种适用于计算机分析的多刚性系统运动学分析的自然坐示法。利用自然坐标描述多刚体系统时，只需要一些点和一些单位向量，刚体的约束方程和运动副的约束方向组成了多刚体系统的运动学约束方程。     

二维粘性跨音叶栅流场计算中逆风因子法的应用

本文是二维亚音叶栅粘性流场计算的推广。在非正交贴体坐标中用有限差分法解非定常运动方程;用逆风因子法确保其数值稳定性。采用总温处处相等这个能量方程。时间步长由运动方程的离散方程的系数非负性确定。采用k-ε紊流模型。对DFVLR跨音叶型叶栅分别在进口马赫数为1.05和0.82的条件下作了数值试验。计算和实验的对比是满意的。     

涡轮冷气掺混数学模型与计算方法的研究

本文建立了一个涡轮冷气掺混的数学模型并将其应用到气冷涡轮的 S2 流面计算中。根据该模型推导出了考虑冷气掺混时相对坐标系下的气动热力学方程组。通过掺混流函数的引入建立了计及冷气掺混的 S2 流面计算方法。计算结果表明了本文模型的合理性与算法的可行性     

Modeling the influence of inter-blade connections and variable rotor speed on the aeromechanical stability of a helicopter

A method of modeling the effect of inter-blade connections and variable rotor speed on the aeromechanical stability of helicopters is presented. The model incorporates twelve degrees of freedom. The new effects that are investigated in the present study result in a system of equations of motion that the usual Multiblade Coordinate Transformation (MCT) cannot deal with. Therefore, suitable coordinate transformations are defined: The Modified Multiblade Coordinate Transformation (MMCT) and the Extended Multiblade Coordinate Transformation (EMCT). These transformations are derived and their implementation is presented. A large part of the derivation is carried out using a symbolic algebra software. An eigenvalue analysis of the final linearized transformed equations defines the aeromechanical stability. Finally some preliminary results are presented that help in validating the model and pointing out the importance inter-blade connections and variable rotor speed can have on the dynamics of the system.     

齿轮耦合复杂转子系统弯扭耦合振动分析的轴单元法

针对存在非平行轴的多分支齿轮耦合复杂转子系统,基于子结构分析理论,将系统中的每一根轴视为单元,将齿轮啮合力视为单元的激振力,在局部坐标系中采用集总质量法建立该单元的振动方程;在系统总体坐标系中,将各单元的振动方程联立,形成齿轮耦合复杂转子系统弯扭耦合振动方程,通过数值求解,获得系统固有频率和动态响应。采用所提出的轴单元法,对某航空发动机启动系统进行了模态和强迫振动特性分析。      

大地测量误差对导弹精度的影响与修正

将导弹发射点的所有测量误差统一为标准发射坐标系与实际坐标系之间的平移和旋转,建立了这两种坐标系之间的变换关系,通过各坐标系内的制导方程,用小偏差法求出了落点偏差与发射点的坐标偏差,高程偏差,方位角偏差及垂线偏差之间的解析关系式,并按该计算模型,对典型远程导弹进行了计算。结果表明,该修正公式计算精度高,能用于导弹射前修正。