弹道修正弹动力学分析与控制方法研究

发布时间：2022-11-04 01:22

　　本文以固定翼双旋弹为研究对象,重点对其动态特性进行分析并提出一种弹道修正方法,据此应用分岔分析理论分析系统参数对其非线性动力学特性的影响,旨在得出适用于固定翼双旋弹的飞行稳定性判定准则和弹道修正方法,并为优化其结构、气动参数提供参考依据。根据固定翼双旋弹气动不对称的特点,建立了描述其空间运动的弹体动力学模型,经过模型简化,得到固定翼双旋弹的非齐次角运动方程,并基于这个角运动方程分别针对弹道修正组件转角固定和弹道修正组件周期旋转两种情况对其角运动特性进行了分析。当弹道修正组件转速固定时,转速的大小和滚转的方向都会影响弹体的角运动特性,由于弹体的共振,不合理的转速可能引起角运动的不稳定;当弹道修正组件转角固定时,弹体可以获得与弹道修正组件的同向鸭翼安装角近似成正比的动力平衡角。对固定翼双旋弹的飞行稳定性判据进行了研究,推导出其陀螺稳定性、动态稳定性及追随稳定性判据,并针对其“双旋”的特点,通过仿真试验分析得出其前、后体的转动惯量和转速对飞行稳定性的影响,为固定翼双旋弹前、后体转速和初始射角的设计提供了参考依据。基于固定翼双旋弹的角运动特性及稳定性判据,研究了其弹道修正能力,考虑到其传统弹道... 

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 国内外弹道修正弹研究现状及发展趋势
        1.2.1 一维弹道修正弹研究现状及发展趋势
        1.2.2 二维弹道修正弹研究现状及发展趋势
    1.3 分岔理论在航空航天领域内的研究现状及发展趋势
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本文章节安排
    1.6 本文主要创新点
第2章 固定翼双旋弹动力学建模
    2.1 固定翼双旋弹结构布局
    2.2 常用坐标系及各坐标系间的转换关系
    2.3 固定翼双旋弹运动方程组的建立
    2.4 本章小结
第3章 固定翼双旋弹动态特性分析
    3.1 复数平面的几何描述
    3.2 固定翼双旋弹攻角运动方程的建立
    3.3 固定翼双旋弹角运动特性及动态稳定性分析
        3.3.1 固定翼双旋弹的非齐次角运动方程的求解
        3.3.2 固定翼双旋弹动态稳定性和陀螺稳定性
        3.3.3 弹道修正组件匀速旋转状态下角运动特性分析
        3.3.4 弹道修正组件转角固定状态下角运动特性分析
        3.3.5 固定翼双旋弹的追随稳定性
    3.4 本章小结
第4章 基于周期平均的固定翼双旋弹弹道修正方法研究
    4.1 传统弹道修正方法修正能力分析
    4.2 基于周期平均的弹道修正方法修正能力分析
        4.2.1 控制两个半周期转速的弹道修正方法
        4.2.2 弹道修正组件往复摆动的弹道修正方法
    4.3 仿真试验
        4.3.1 制导与控制系统设计
        4.3.2 随机风干扰条件下的蒙特卡洛仿真试验
        4.3.3 初始射角误差条件下的仿真试验
    4.4 PD控制器参数优化
        4.4.1 优化变量
        4.4.2 约束条件
        4.4.3 目标函数
        4.4.4 优化算法
        4.4.5 仿真结果
    4.5 本章小结
第5章 固定翼双旋弹非线性动力学分岔特性分析
    5.1 分岔理论基础
        5.1.1 运动稳定性与结构稳定性
        5.1.2 分岔的基本概念
        5.1.3 静态分岔
        5.1.4 Hopf分岔
    5.2 非线性动力学建模
    5.3 固定翼双旋弹动力学分岔特性分析
        5.3.1 平衡点数值求解方法
        5.3.2 分岔分析工具MATCONT
        5.3.3 气动数据拟合
        5.3.4 系统的分岔曲线
        5.3.5 弹道修正组件转角固定时分岔曲线随参数的变化
        5.3.6 弹道修正组件匀速旋转时分岔曲线随参数的变化
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢



本文编号：3700983