考虑效率补偿的旋转弹舵机控制耦合解耦算法

针对传统超前角度补偿解耦法引起的舵机效率降低的问题,提出了一种考虑效率补偿的指令补偿解耦算法。该算法通过量化分析舵机效率与弹体转速的关系,结合旋转火箭弹单通道舵系统控制指令的特点,确定了不同频率下的相角补偿矩阵和效率补偿矩阵算法。仿真结果表明:效率补偿解耦法对不同转速和指令频率条件,既能有效解耦,又能保证不降低舵机效率,而且实现简单,适合工程应用。     

一种旋转导弹解耦控制方法

针对旋转导弹的耦合现象,提出了基于频率域耦合度稳定性理论的控制方法.描述了采用Nyquist阵列进行判定的机理,结合实际算例对不同转速情况下的旋转导弹耦合度进行了分析,得出舵机系统、弹体动力学对耦合谐振频率的影响情况.基于目前的工程需求,给出了解耦控制器的设计方法,并进行了验证.     

捷联干涉仪导引头旋转弹体角运动解耦设计

捷联导引头在结构上与弹体固连,由于耦合有弹体角运动信息,从而不能直接得到比例导引所需的制导信号.针对采用相位干涉仪制导的旋转导弹,分析了相位干涉仪的测角机制,探讨了弹体角运动解耦原则.最后,提出了一种采用动力陀螺实现弹体角运动解耦的可行性方法,并易得到比例导引所需要的制导信号.仿真结果表明,该方法可以很好地隔离弹体角运动的影响,去耦效果良好,具有一定的工程可行性.     

机抖激光陀螺抖动控制回路的解耦设计

抖动控制是影响机械抖动激光陀螺性能的重要因素,基于激光陀螺的抖动动力学响应特性,研究了一种抖动控制回路解耦方法,指出相位反馈能实现机抖激光陀螺抖动谐振频率的稳定跟踪。稳定跟踪抖动谐振频率时,如果在抖动位置零点改变驱动信号幅度,则抖幅响应可以简化为一阶惯性系统响应,抖幅控制支路可以从抖动控制回路中解耦为一阶控制回路,实现抖动控制回路的解耦,提高了激光陀螺抖动系统的控制性能。     

基于Kalman预测的自适应线性化信号的生成方法

自旋弹体的姿态通常采用单通道控制方法进行控制。该方法中采用线性化信号对控制信号进行调制,而线性化信号采用固定频率随机相位的信号发生器产生,这就会对弹体控制产生不良的影响。提出了一种基于Kalman预测的自适应线性化信号的实现方法。该方法通过弹旋频率测定、频率的Kalman预测和信号发生器实现了线性化信号对弹旋信号的同步、自适应倍频、定步长、定幅度的信号发生功能。仿真实验证明了方的正确性,为更加合理的控制自旋导弹的姿态提供了一种有效的方法。     

自导深弹导引弹道设计与仿真

针对自导深弹自导系统设计过程中,面临的简化目标探测系统和弹体姿态控制系统的要求,设计采用自动调整提前角导引算法作为自导策略;操极限舵,采用直接由导引算法得出舵角值的弹体姿态控制方法.给出了纵平面内深弹运动学模型、目标运动学模型、深弹与目标相对运动模型的数学描述,并在Matlab/Simulink 环境下完成了以上三个模型的实现和子模块封装, 编制了描述深弹整个自导过程的Simulink模块化程序;给出了自导深弹自动调整提前角导引方法的实现原理,并基于Simulink/StateFlow工具箱建立了该导引算法的图形化程序进行了仿真研究,验证了导引方法的有效性.     

横向运动板对长杆弹侵彻的偏转作用

弹体的攻角直接影响其侵彻能力,而横向运动板能使弹体发生偏转改变攻角,间接影响弹体的侵彻能力。在一定条件下,推导长杆弹在单层横向运动板作用下的偏转模型,并利用有限元仿真软件ANSYS／LS-rDYNA对长杆弹侵彻横向运动板的过程进行数值模拟。通过对偏转模型及仿真结果的分析,发现两者较为相符。研究结果显示：长杆弹侵彻横向运动板时,弹体会发生偏转,偏转的角速度先增后减,最后为0rad／s,此时偏转角最大;弹体速度方向也会发生偏转,其最终偏转角与弹体轴线的偏转角接近。     

电动舵机动力学与旋转导弹转速关系研究

利用准弹体坐标系下舵机环节传递函数,推导了由舵机延迟而产生方位误差的表达式。将此方位误差等效为控制回路耦合,通过分析横向偏差和视线角速率等性能指标,得到旋转弹转速和电动舵机无阻尼自振频率的约束关系,为旋转弹转速设计和电动舵机设计提供参考,具有一定的理论和工程价值。     

某型末制导炮弹惯导飞行角运动研究

为研究某型末制导炮弹惯性飞行过程的稳定性,建立该炮弹在惯导飞行阶段有控弹道攻角运动方程.基于该攻角运动方程,求解方程特征根推导出末制导炮弹自由运动的稳定性条件,并给出舵片偏转控制力对弹体强迫作用的解,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素.分析结果表明,惯性飞行过程中,舵面参数以及弹丸转动角速度是影响飞行稳定的主要因素,舵片偏转过程与弹丸共振条件无关.     

“舰—舵”模拟装置

“舰—舵”模拟装置是自动舵系统的控制对象——“舰—舵环节”的模拟装置,也就是模拟舰船在舵叶作用下,其航向的变化规律——舰船回转运动方程。舰船在航行中,受到的外界干扰力矩作用也可以折算为一个等效的舵角作用。因此模拟装置的基本结构应有图1的形式: 图中: α为舵角; θ为航向角;     

舰船舵减横摇广义预测约束控制

依据舵减摇状态空间模型,推导舵减横摇广义预测控制律,在舵角舵速约束的条件下,采用二次型规划计算控制量进行减横摇控制.对某一船舶在典型航行工况下进行了系统仿真,仿真结果表明,该方法不但可取得35%～45%的减摇效果,而且对横摇角速度与横摇角加速度也有40%左右的减小效果.     

考虑舵机动力学的旋转导弹指令限幅方法研究

输送到导弹舵机的指令需要根据舵机的输入范围对指令的幅值进行限制。对于旋转导弹,其输入到舵机系统的指令一般为正弦形式,通常的限幅方法不仅会产生较大的相位滞后,而且由于不考虑舵机动力学特性,会产生较大的跟踪误差。针对这一缺陷,结合旋转导弹指令特性和舵机的动力学特性,提出了考虑舵机动力学的旋转导弹指令限幅方法。该方法将对舵机动力学的补偿结合到对舵机指令限幅的过程中。仿真结果表明,新的限幅方法在实现限幅的同时,减少了由于舵机动力学导致的跟踪误差,为旋转导弹的控制建立良好的基础。     

复杂外形导弹带空泡出水动力学特性研究

首先对潜射导弹出水过程进行动力学和运动学建模,随后基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对带空泡的潜射导弹水动力学特性进行了数值计算研究。最后,依据以上动力学和运动学模型,对波浪扰动作用下,潜射导弹带空泡出水弹道及弹体姿态进行了数值仿真。结果显示,零攻角出水时,导弹轴向力系数随弹体空化扩大显著增加,压心后移;有攻角出水时,弹体法向力系数增量随攻角增加呈现先增大后减小的趋势。空化使潜射导弹出水速度降低约10%,出水时间延长约12%,导弹受波浪扰动程度增加约6%~7%。     

发射后截获制导律研究

研究了发射后截获制导律设计问题.为了保证导引头顺利截获目标,提出了一种包含离轴角增益控制比例导引项、变系数追踪项和导弹纵向加速度补偿项的组合制导律.比例项主要稳定视线角速度,保证弹目距离收敛;变系数追踪项控制导弹前置角,能有效克服前置角震荡,增大导引头视场角截获概率并保证导引头尽早截获目标;导弹纵向加速度补偿项消除弹体纵向加速度变化对制导的不利影响.仿真验证结果表明,提出的制导律在大离轴角发射条件下能够满足发射后截获要求,简单易行.     

大攻角导弹控制的经典和现代方法比较

比较研究了大攻角导弹的经典和现代控制方法的精度和鲁棒性.基于大攻角非线性弹体动力学模型,根据经典三回路控制系统结构和动态逆双时标极点配置方法分别设计了控制器,研究了两种控制方法的指令跟踪精度和抗弹体气动参数摄动的鲁棒性.结果表明,传统控制方法的鲁棒性和快速性与现代方法基本一致,而现代方法则具有更好的稳态精度.     

基于阶次分析方法的齿轮箱齿轮故障诊断研究

研究了旋转机械非稳态振动信号分析中的计算阶次分析方法．分析了该方法在重采样过程中的采样率设置规则．利用插值算法实现了对等时间间隔采样的齿轮箱振动信号的角域重采样,将其应用于齿轮箱加速过程故障诊断,成功识别了齿面磨损故障．结果显示,阶次分析法能有效避免传统频谱方法出现的频率模糊现象,在处理非平稳转速变化信号时具有独特的优越性．     

弹引系统攻角侵彻混凝土仿真与试验研究

利用弹体非正侵彻的计算模型对弹体非正侵彻过程中弹头表面阻力进行了分析,提出了弹目非正侵彻控制方程.利用有限元分析软件LS-DYNA对弹引系统在不同攻角下侵彻混凝土靶板时的轴向过载、横向过载、横向偏移以及弹体姿态角等的变化进行了仿真分析,得出了弹体横向过载与姿态角的对应关系.实弹试验结果与理论计算及数值仿真结果吻合较好....     

基于SPD的反辐射导引头系统级建模与仿真

从反辐射导引头的结构组成及工作原理入手,采用SPD(signal processing designer)建立了反辐射导引头系统级仿真模型,主要包括天线系统模块、接收机系统模块和信号处理器系统模块,模拟了接收信号,处理信息以及消除弹体姿态扰动的数字解耦等过程,从而获得导引头视线角和视线转率.给出了仿真实例,结果验证了模型的可行性和有效性,所得研究结果对导引头设计及性能改善具有指导意义.     

采用摆动喷管推力矢量控制弹性弹体数学模型建立

针对摆动喷管不同于空气舵的特征,建立了摆动喷管坐标系,具体分析了单个摆动喷管产生的力和力矩,详细推导了采用摆动喷管推力矢量控制弹体弹性振动方程;同时基于小偏差线性化条件,推导了俯仰通道的姿态运动方程;以上方程可用于采用摆动喷管推力矢量控制弹体弹性计算和控制系统进一步设计的依据。     

Bang-Bang控制方式旋转导弹气动特性数值分析

为研究Bang-Bang控制式鸭舵对旋转导弹气动特性的影响,在CFD软件中采用嵌套网格方法模拟导弹的旋转和鸭舵的偏转,对Bang-Bang控制式旋转导弹在不同攻角、马赫数和转速下的气动特性进行了数值模拟,得到了气动特性变化规律。研究表明,因鸭舵洗流方向的改变,耦合导弹自旋会导致弹体和尾翼的侧向力发生突变。通过与不控鸭舵的旋转导弹进行对比,采用Bang-Bang控制式鸭舵的旋转导弹的周期平均侧向力系数变小,周期平均法向力系数变大。由于侧向力的存在,导弹在一个周期内的合力会偏离竖直方向,合力偏离竖直方向的角度随着马赫数、自旋速率和攻角的增大而减小。