邹卫军[1]2003年在《简易制导炸弹控制系统设计与实现》文中研究说明本文基于某简易制导炸弹工程的研制背景，从总体的角度讨论了相关的硬件选型，测试和系统主控软件的设计思想，并结合工程的研制过程，通过具体的仿真试验，相关数据和图表阐述了系统的工作原理。本文主要完成了以下工作： 1．通过硬件结构图和数据流图阐述了航弹系统的总体结构和规划 2．结合全系统的要求，设计实验检查了航弹系统的执行机构——步进电动舵机的特性 3．完成简易制导炸弹系统主控软件的总体规划和各个相关模块的设计 4．通过叁轴转台半实物仿真进行了全系统的连调，同时检验了控制系统和主控软件各个模块在各种环境和初始条件下的工作情况。
李元贤[2]2008年在《简易制导炸弹叁维最优变结构制导规律研究》文中研究说明简易制导炸弹在现代战争中发挥的巨大作用促使其软硬件不断更新。制导律方面就是要在保证精度的前提下,需要具有更强的环境适应性。由于当今作战环境日益复杂,制导律面临着提高鲁棒性,保证姿态角约束,实现隐匿弹道、规避突防等很多新的挑战。本文以此为背景,将简易制导炸弹针对固定目标的攻击拓展到地面运动目标,采用最优与滑模变结构导引方法,针对落角、方位角以及制导精度多约束条件,给出了相应的理论及仿真结果,主要内容包括:首先,基于变结构理论的分析,运用多约束条件下的叁维滑模变结构制导律来改善简易制导炸弹末制导性能。该制导律进一步提高了鲁棒性,克服了比例导引姿态约束比较困难的缺点,并适用于攻击运动目标。其次,考虑简易制导炸弹命中目标时有落地速度倾角要求和保证末端速度损失最小的约束条件,研究了一种线性二次最优制导律。当目标不运动同时自身状态精确可知时(如地面静止目标),该最优制导律的综合性能指标最优。最后,提出了适用于简易制导炸弹,具有落角、方位角以及制导精度多约束条件的叁维最优滑模变结构制导律。该制导律不仅可以弥补最优制导律鲁棒性能差、对参数摄动及扰动敏感的缺点,还可以减少纯滑模变结构制导律需用控制量要求大的不足,从而提高了简易制导炸弹的命中精度,并增强了制导系统的鲁棒性和适应性。理论分析和数字仿真表明,本文提出的最优滑模变结构制导律对固定和运动目标都有很好的制导效果,拓展了应用范围,为以后的工程化应用提供了有益的参考。
桑保华[3]2006年在《简易制导炸弹有控弹道的设计与研究》文中指出本文以常规炸弹制导化改造工程项目为背景，围绕简易制导炸弹在大高度、大方向角投弹条件下有控弹道的设计问题展开分析与研究，内容涉及气动、弹道、飞行特性、控制及仿真等多个方面。 首先根据简易制导炸弹大高度、大方向角投弹条件下的气动特性和运动特点，建立了其空间运动的六自由度数学模型； 接着结合制导模式及坐标攻击形式，建立了简易制导炸弹的方案弹道数学模型并给出了弹道解算流程，分析了影响炸弹落点精度的若干因素，定义了投弹攻击区并优化设计了满足战术技术指标要求的方案弹道； 随后在小扰动法的基础上对炸弹的非线性微分方程作了线性化处理，建立了扰动运动方程，定义了动力系数并分析了炸弹的弹体扰动性能以及舵角阶跃偏转时的弹体动态特性； 其次结合炸弹弹体参数在大高度、大方向角投弹条件下的慢时变特性，提出了一种基于方案弹道弹体传递函数的神经网络直接自校正方法并给出了具体的算法及仿真实例； 再次分析了简易制导炸弹大高度、大方向角投弹条件下叁个通道间的气动、力矩的交叉耦合情况，并且结合神经网络的优化思想，在不变性原理的基础上提出了一种与炸弹弹体固有参数相关的降阶动态解耦方法； 最后针对简易制导炸弹的有控飞行全过程，结合制导律发展了方案弹道的实时计算技术并进行了攻击区内大高度、大方向角以及有较大初始偏差这叁种典型投弹条件下炸弹的有控飞行仿真。 研究成果对于简易制导炸弹的总体设计、半实物仿真、实物仿真、硬件实现以及飞机带飞等多项地面或空中实验有较好的参考价值。
张萍萍[4]2003年在《某简易制导炸弹飞行控制系统的参数设计与仿真》文中进行了进一步梳理本文基于简易制导炸弹实际工程的需要，分析和设计制导与控制系统，使制导炸弹按照方案弹道飞行命中目标。本文的主要内容如下： 第一，建立简易制导炸弹空间六自由度运动模型，对自动控制系统作了理论阐述，介绍了控制系统的任务、组成。 第二，为了研究弹的动态特性，利用小扰动法将微分方程线性化，得到弹体纵向、侧向扰动方程组，用系数冻结法推导出简易制导炸弹的传递函数。 第叁，忽略耦合影响，将控制系统分为俯仰、偏航、倾斜叁个相互独立的通道，用频域分析法和根轨迹法设计控制律、选取控制器参数。 第四，进行数字仿真和半实物仿真，检验和改善控制系统，半实物仿真同时也检验了系统所用的元器件。 第五，简要地叙述了弹载导航计算机的软硬件设计、主控软件的流程以及第一次原理样弹挂飞与投掷试验。
赵鑫宇[5]2008年在《简易制导炸弹的导引律研究》文中认为制导炸弹是在普通航空炸弹的基础上增加制导装置而成的,即具有普通炸弹结构简单、价格便宜的优点,又具备精确制导武器射程远、精度高的特点。其应用前景越来越广泛。制导规律的研究是制导炸弹研究的重要组成部分,合适的制导规律可以提升炸弹的作战性能,对制导规律的研究越来越具有现实意义。本文从工程实际的角度出发,对制导规律进行了研究。首先建立了制导炸弹的运动学模型,并给出了炸弹目标相对运动关系,然后推导了基于线性二次型的最优导引律,并与比例导引律进行了对比分析。考虑到末端角度约束对于制导炸弹的意义,本文对末端角度约束问题进行了专门的研究。首先根据角度约束问题的数学描述,设计了具有角度反馈形式和具有角速度反馈形式的两种最优制导律,然后通过对几个实例的分析,说明具有角度反馈形式的最优制导律更具有工程实用性。最后基于该方法,并根据炸弹对射程和角度的要求,设计了全弹道导引律。通过对全弹道进行数字仿真,验证了导引律的可行性。
闫德恒[6]2006年在《简易制导炸弹飞行控制系统仿真研究》文中指出本文主要讨论了在常规炸弹制导化改造工程化研制过程中的方案弹道设计、优化，控制系统的设计以及半实物仿真试验等问题。首先选取合适的坐标系分析了制导炸弹在飞行过程中所受的力和力矩，建立了纵向攻击面的质点弹道模型。在此基础上，按既要满足一定射程又要满足一定精度的技战术要求设计、优化出包含滑翔、过渡、俯冲和攻角回零四段的方案弹道。并对制导炸弹在不同高度、不同速度投放时的有效攻击区进行了计算。同时提出一种中制导阶段采用定攻角下滑和垂直方向定速下滑，末制导阶段采用比例导引的复合控制方案，并对这一方案作了理论探讨和数字模拟，给出了仿真曲线。其后，基于小扰动理论和系数冻结法，简化制导炸弹的空间运动数学模型，得到了扰动运动数学模型，对制导炸弹飞行特性作了深入地分析研究。运用线性控制理论，以纵向回路为例设计了姿态控制回路、质心控制回路的控制器参数。最后，将所设计的控制系统在叁轴转台上进行半实物仿真试验，检验了控制系统的性能，并给出仿真结论。
周向红[7]2006年在《基于神经网络的简易制导炸弹控制系统设计》文中进行了进一步梳理简易制导炸弹飞行控制系统的任务就是在飞行过程中实现对炸弹的控制，根据实际飞行弹道与方案弹道数据的偏差量，通过控制规律形成舵偏量，驱动舵机作相应的偏转，进而控制炸弹稳定地飞向预定的目标。针对制导炸弹控制系统的特点和性能需求，本文做了如下工作： 一、根据简易制导炸弹空间运动方程模型，研究了弹体的动态特性，利用小扰动法将微分方程线性化，得到了弹体纵向、侧向扰动方程组，并推导出简易制导炸弹的传递函数。 二、分析了制导炸弹在整个飞行过程中，传递函数系数随飞行参数变化的规律。在大空域飞行参数网格特征点上进行传统PID控制参数的设计，为设计基于神经网络的控制器奠定基础，以克服在整个飞行过程中采用单一控制器的不足。 叁、叙述了BP神经网络的原理及训练算法，为改善网络的收敛速度慢和局部收敛问题，引入了改进的BP算法并对各种BP神经网络算法进行了仿真比较。 四、利用神经网络的逼近非线性函数能力，基于神经网络为制导炸弹设计了适应于大空域飞行的控制器，并对控制系统进行仿真。
毛凯东[8]2007年在《简易制导炸弹制导规律研究》文中研究指明制导系统是飞行控制系统重要组成部分，根据弹体和目标信息生成导引指令信号，保证制导炸弹沿着要求的弹道准确命中目标，所以研究制导律具有重要的理论和应用价值。本文从工程应用的角度出发，针对制导炸弹工程可实现性，提出制导规律设计方案。首先建立基于俯仰回路过载的制导控制模型，为满足制导炸弹低成本、简易实用原则，在分析了几种较为常用的制导律的基础上，确定采用比例导引作为制导炸弹的导引规律。根据比例导引律的特性，提出通过法向过载改变炸弹速度矢量方向，形成制导炸弹的导引律，引导炸弹飞向目标。其次理论上分析纵向加速度、重力加速度分量、初始偏差角等干扰量对视线角速度和需用法向过载的影响，指出常规比例导引律的缺陷。最后基于改善末端姿态角和补偿法向过载的原则，提出两种适用于实际应用的修正比例导引。仿真结果验证本文所提改进导引规律的可行性，同时可以获得比现有常规比例导引更令人满意的综合性能指标，为工程应用提供了有益的参考。
吴赛玲[9]2008年在《基于增益调度法的制导炸弹控制系统设计》文中认为在制导炸弹的飞行过程中,姿态控制系统在执行制导指令的同时,控制弹体稳定地飞行。但由于制导炸弹在大空域机动飞行情况下是一个非线性很强的时变系统,为了保证飞行控制系统具有良好的性能,在工程上又易于实现,采用增益调度方法是一种比较理想的选择。但如何利用增益调度法设计有效的姿态控制系统,在理论和工程上仍是一个非常有挑战性的问题。本文从增益调度的基本概念出发,分析了几种常见增益调度法的特点,主要研究了两种增益调度法在制导炸弹姿态控制中的设计和应用问题。首先,建立制导炸弹空间六自由度运动方程;在小扰动的前提下,将运动方程线性化,得到弹体扰动运动方程组;采用系数“冻结”法,在制导炸弹某些特征点附近,给出弹体的动力系数和传递函数。然后,在几个不同高度和马赫数的特征点上分别设计控制器,将设计好的控制器参数采用直接拟合的方式得到增益调度控制器。通过对弹道上其它特征点的时域和频域分析,表明采用增益调度控制能取得满意的控制品质。全弹道数字仿真表明采用增益调度控制器比固定参数控制器的控制效果要好。其次,针对拟合方法设计的增益调度控制器未在理论上保证整个闭环系统的稳定性这个缺陷,应用状态反馈H_∞控制理论设计了LPV增益调度控制器。该方法应用LPV的凸分解技术,将弹体控制模型转化为具有多胞体结构的LPV模型,通过对多胞体的各个顶点分别设计满足稳定性条件的状态反馈增益,并综合得到了具有多胞结构的增益调度控制器。理论证明和仿真结果都表明该方法能保证闭环系统的稳定性。
梁卓[10]2009年在《SINS/GPS制导炸弹变结构制导控制系统设计与研究》文中研究说明SINS/GPS制导炸弹工程研制中制导控制系统设计将面临两大实际问题：其一,炸弹是无动力的,要达到“大射程、大落角、高精度”的战术技术指标要求,制导律应如何设计；其二,大空域的工作环境,导致制导炸弹在飞行中必然受到气动参数大范围摄动以及外界随机干扰的影响,如何解决飞行控制系统的鲁棒性问题。针对上述实际工程问题,本文基于变结构控制理论研究了SINS/GPS制导炸弹制导与控制系统设计的关键技术,并通过相关仿真与试验对方法的正确性与可行性进行了验证。所做的研究工作归纳如下：1、根据SINS/GPS制导炸弹无动力特点和末端弹道角约束要求,采用了“中制导+有落角约束的变结构末制导”的复合制导律,确保了“大射程、大落角、高精度”的战术技术指标得以有效实现。中制导基于升阻比最大对攻角进行优化,以增加制导炸弹的前飞距离。末制导采用两种变结构控制方法设计了有落角约束的末制导律,其一是模糊变结构末制导律,设计了时变滑模面与指数趋近律,可根据弹目相对距离来自适应地调整滑模趋近速度,同时引入模糊控制来自动调节变结构控制中的切换项大小以削弱系统抖振；其二是非奇异terminal滑模末制导律,采用非奇异terminal滑模控制方法设计了制导律,能够保证制导系统状态非奇异地于有限时间内到达滑模面,并且较模糊变结构末制导律具有较大的过载指令裕度,为大机动制导飞行创造了条件。2、针对SINS/GPS制导炸弹大空域飞行条件下的参数不确定性以及飞行过程中受到的外界各种随机干扰,采用模型参考变结构自适应控制方法来设计制导炸弹自动驾驶仪。该自动驾驶仪集自适应控制与变结构控制二者优点于一体：一方面确保系统状态按照规定的动态特性进入滑动模态,以利于改善控制系统的动态品质；另一方面变结构控制固有的鲁棒自适应性特点能抑制参数大范围摄动,有利于提高控制精度。通过几类典型的数字仿真说明了模型参考变结构自动驾驶仪的有效性。3、为使得制导与控制系统具有更好的综合性能,基于非奇异terminal滑模控制进行了制导与控制系统的一体化综合设计。首先建立了制导控制系统的一体化状态方程,在充分考虑制导回路与控制回路的不确定性基础上,利用非奇异terminal滑模控制方法,设计了制导控制一体化状态反馈控制律。然后通过数字仿真的方法,与将制导回路和控制回路分开独立设计的传统制导控制系统设计方法做比较。结果表明一体化变结构制导控制系统不仅能保证制导炸弹以期望的落角精确地命中目标,而且能更好地动态规划控制量大小,控制信号输出平稳,为更复杂情况下的飞行控制系统设计提供了理论参考。4、从制导炸弹投放域与命中精度两个方面研究了变结构制导控制系统的性能。建立了计算投放域的六自由度模型,提出了基于优化理论解算投放域的方法,仿真计算了不同投弹条件下的投放域,研究了影响投放域大小的因素。全面分析了SINS/GPS制导炸弹飞行过程中的各种制导误差和非制导误差,并建立了相应的误差模型。然后进行了存在各种误差源干扰下的蒙特卡洛打靶仿真,仿真结果表明了命中精度仍满足战术技术指标要求,从而说明变结构制导控制系统良好的鲁棒性。5、最后通过转台半实物仿真试验和模拟轰炸跑车试验的研究,进一步验证了所设计的变结构制导控制系统的有效性与可行性。研究成果对于SINS/GPS制导炸弹的总体设计、飞机挂飞试验以及投弹试验等有重要的参考价值。
参考文献：
[1]. 简易制导炸弹控制系统设计与实现[D]. 邹卫军. 南京理工大学. 2003
[2]. 简易制导炸弹叁维最优变结构制导规律研究[D]. 李元贤. 南京理工大学. 2008
[3]. 简易制导炸弹有控弹道的设计与研究[D]. 桑保华. 南京理工大学. 2006
[4]. 某简易制导炸弹飞行控制系统的参数设计与仿真[D]. 张萍萍. 南京理工大学. 2003
[5]. 简易制导炸弹的导引律研究[D]. 赵鑫宇. 南京理工大学. 2008
[6]. 简易制导炸弹飞行控制系统仿真研究[D]. 闫德恒. 南京理工大学. 2006
[7]. 基于神经网络的简易制导炸弹控制系统设计[D]. 周向红. 南京理工大学. 2006
[8]. 简易制导炸弹制导规律研究[D]. 毛凯东. 南京理工大学. 2007
[9]. 基于增益调度法的制导炸弹控制系统设计[D]. 吴赛玲. 南京理工大学. 2008
[10]. SINS/GPS制导炸弹变结构制导控制系统设计与研究[D]. 梁卓. 南京理工大学. 2009
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