旋转制导炮弹动力学分析与稳定控制.pdf

《旋转制导炮弹动力学分析与稳定控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文旋转制导炮弹动力学分析与稳定控制DYNAMICSANALYSISANDCONTROLSYSTEMDESIGNFORROLLINGGUIDEDPROJECTILE杨全治哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V249.12学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文旋转制导炮弹动力学分析与稳定控制硕士研究生：杨全治导师：宋申民教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V249.12U.D.C:681.5Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinEngineeringDYNAMICSANALYSISANDCONTROLSYSTEMDESIGNFORROLLINGGUIDEDPROJECTILECandidate：YangQuanzhiSupervisor：Prof.SongShenminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence

3、：June,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着现代战争的需要，火炮武器系统正在实现由面覆盖火力压制到远程精确打击的革命性转型升级，而炮弹的制导化是实现远程精确打击的关键。与导弹武器不同，制导炮弹的制导控制系统设计有其特殊性。采用旋转体制的制导炮弹在降低成本的同时带来了动态稳定性和通道间耦合的问题，对炮弹的制导控制精度有严重影响，在制导控制系统设计时必须重点考虑。本文以用于远程打击的旋转制导炮弹为研究对象，以弹体动力学分析和稳定控

4、制系统设计为主要研究内容。首先，基于常用的坐标系、角度以及这些坐标系之间的旋转变换，对旋转制导炮弹空间运动过程进行受力分析，建立了低速旋转制导炮弹完整的运动方程组。为弹体动力学分析和稳定控制系统设计提供了数学模型。其次，根据合理的简化和小扰动假设，建立了线性化的弹体短周期运动模型，据此得出了弹体传递函数，并对旋转弹体的动态稳定性和失稳机理进行分析。为制导炮弹设计开环控制系统，并对开环控制不满足制导系统要求时，对弹体进行动力学调整的方法作了分析。然后，为提高制导系统的性能，设计过载自动驾驶仪来对弹体姿态运动进行稳定。讨论了引起控制系统通道间耦合的几个主要

5、因素，并设计两回路过载自动驾驶仪，仿真结果显示引入驾驶仪后明显改善了控制系统的动态特性，但是通道间的耦合引起了严重的控制误差。为了提高控制精度，对舵机动力学延迟引起的控制耦合进行解耦，设计解耦自动驾驶仪，仿真验证了其良好的解耦效果。最后，针对弹体运动耦合难以补偿以及经典两回路驾驶仪鲁棒性较差的问题，利用非线性控制理论，把反馈线性化解耦和滑模变结构控制相结合，设计具有强鲁棒性的驾驶仪控制器并仿真分析，结果显示设计的自动驾驶仪能够迅速、精确的跟踪过载指令并具有较强鲁棒性。关键词：旋转制导炮弹；弹体动力学；自动驾驶仪；解耦控制；滑模变结构控制-I-哈尔滨工业

6、大学工学硕士学位论文AbstractWiththeneedsofmodernwarfare,theartilleryweaponsystemisundergoingarevolutionarytransformationandupgradingfromsurface-coveredfirepowertolong-rangeprecisionstrikes.Theguidanceofartilleryshellsisthekeytolong-rangeprecisionstrikes.Differentfrommissileweapons,theguid

7、ancecontrolsystemforguidedprojectileshasitsownparticularity.However,therollingoftheairframebringsabouttheproblemofflightstabilityandcross-couplingbetweenpitchandyawchannelswhilereducingthecost.Ithasaseriousimpactontheprecisionoftheguidanceandcontroloftheprojectile,andmustbeconsi

8、deredinthedesignoftheguidanceandcontrolsystem.T