致谢 46
参考文献 47
1 绪论
1.1 课题背景
火箭武器是有力的地面武器,但散布大的非制导火箭弹在战斗纵深和打击距离增加的情况下,其缺点更加明显,制导火箭弹随即出现。制导火箭弹是在性能、系统结构等方面具备优良特点及功能的一种制导弹。制导火箭弹与非制导火箭弹相比较,明显的优势在于其有制导系统[1-3]。非制导火箭弹价格低廉,可以打击各种软目标和轻型装甲目标。但是,只能作为面杀伤武器,主要是无制导产生的命中精度低的缘故。不过,对制导火箭弹来说,在保持低成本优势的同时,对点目标的精确打击能力相当出色。
制导系统由控制系统和导引系统组成。作为制导系统的重要组成,控制系统的性能好坏,会对制导系统产生直接影响。不论是设计还是分析,控制系统能有较好的稳定性相当重要。只有这样的系统,进一步分析与研究其他问题才有意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 控制系统参数设计的有关研究
1.2.2 制导律的有关研究
1.2.3 单兵制导火箭弹的有关研究
1.3 本文主要工作
本文结合制导律和控制系统参数设计等方面的内容,对某型号的单兵火箭弹建立了弹道模型,并进行了仿真,设计了制导律和控制系统参数,校验了控制系统性能,对系统进行仿真和分析。本文的主要工作包括下面四个方面:
(1) 分析国内外研究现状
这部分内容主要对国内外有关制导律、控制系统参数设计以及单兵火箭弹的研究
现状进行了分析。
(2) 推导单兵制导火箭弹弹道模型
这部分内容首先对火箭弹的受力及力矩情况进行了分析,通过研究火箭弹质心运
动和绕质心的运动方程组,推导出了火箭弹三自由度弹道模型,并进行了仿真。
(3) 制导火箭弹制导律和控制系统参数设计
这部分内容首先使用比例导引法对制导律进行了设计,然后,对控制系统参数进
行了设计,并对控制系统性能进行了校验。
(4) 仿真结果分析
这部分内容主要通过制导律和控制系统参数对的设计结果,对系统进行了仿真
分析,验证了控制系统的可靠性和稳定性。
2 单兵制导火箭弹弹道模型
2.1 坐标系的定义及其转换
坐标系作为一种参考基准,它是用来描述火箭弹位置和运动规律的。为此,经常定义一些坐标系,并且建立这些坐标系之间相互关系的转换矩阵。坐标系的选取可以根据习惯和研究问题的方便而定,选取坐标系的原则是:既能清晰方便地描述火箭弹运动的方程形式;又要使描述火箭弹的运动正确有效。
2.1.1 坐标系的定义
(1)地面坐标系
地面坐标系 的坐标原点 通常选为弹道起点; 轴为射击平面和弹道起点的交线,当指向目标时为正; 轴在包含 轴的铅垂平面里,且向上为正; 轴按右手法则确定。
(2)惯性坐标系
惯性坐标系 的作用是为了研究火箭弹的惯性制导,它不仅原点不发生变动,而且没有转动。对于单兵火箭弹来说,由于飞行高度很低,故可以忽略地球自转以及地心绕太阳自转,并把地面看做平面,因此可以将它转化为地面坐标系 。
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