双旋弹弹道特性及其制导控制方法研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 1 绪论 | 第16-26页 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 | 第16-17页 |
| 1.2 国内外研究发展概况 | 第17-20页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第17-19页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第19-20页 |
| 1.3 相关理论、技术概述 | 第20-24页 |
| 1.3.1 弹道建模与稳定性分析 | 第20-21页 |
| 1.3.2 实时姿态测量研究 | 第21-22页 |
| 1.3.3 弹箭参数辨识技术 | 第22-23页 |
| 1.3.4 制导和控制系统研究 | 第23-24页 |
| 1.4 本文主要研究内容 | 第24-26页 |
| 2 双旋弹七自由度动力学建模及其弹道特性分析 | 第26-38页 |
| 2.1 双旋弹常用坐标系 | 第26页 |
| 2.2 双旋弹七自由度弹道模型 | 第26-31页 |
| 2.2.1 双旋弹运动学模型 | 第27页 |
| 2.2.2 双旋弹动力学模型 | 第27-28页 |
| 2.2.3 力和力矩的具体表达形式 | 第28-31页 |
| 2.3 动力学仿真及弹道特性分析 | 第31-34页 |
| 2.4 转速特性分析 | 第34-37页 |
| 2.5 本章小结 | 第37-38页 |
| 3 双旋弹飞行稳定性研究 | 第38-53页 |
| 3.1 传统高速旋转榴弹稳定性理论 | 第38-40页 |
| 3.2 双旋弹稳定性粗略分析法 | 第40-42页 |
| 3.3 双旋弹稳定性精确分析法 | 第42-51页 |
| 3.3.1 动力学方程线性化 | 第42-44页 |
| 3.3.2 双旋弹稳定性条件推导 | 第44-47页 |
| 3.3.3 结构对双旋弹陀螺稳定性的影响讨论 | 第47-49页 |
| 3.3.4 结构对双旋弹陀螺稳定性的影响仿真分析 | 第49-51页 |
| 3.4 本章小结 | 第51-53页 |
| 4 双旋弹实时姿态测量 | 第53-78页 |
| 4.1 测量所用传感器信号生成 | 第53-60页 |
| 4.1.1 磁阻传感器仿真信号生成 | 第54-57页 |
| 4.1.2 MEMS陀螺仿真信号生成 | 第57-60页 |
| 4.2 姿态角初始对准 | 第60-67页 |
| 4.2.1 偏航角可忽略情况下初始对准问题 | 第60-64页 |
| 4.2.2 偏航角不可忽略的情况下初始对准问题 | 第64-67页 |
| 4.3 基于卡尔曼滤波的姿态组合估计方法 | 第67-73页 |
| 4.3.1 卡尔曼滤波简介 | 第67-68页 |
| 4.3.2 无迹卡尔曼滤波理论基础 | 第68-69页 |
| 4.3.3 基于UKF算法弹体实时姿态测量 | 第69-72页 |
| 4.3.4 仿真验证 | 第72-73页 |
| 4.4 基于傅里叶变换方法的弹丸转速数据处理 | 第73-76页 |
| 4.4.1 傅里叶变换转速数据处理方法 | 第73-76页 |
| 4.4.2 算法验证 | 第76页 |
| 4.5 本章小结 | 第76-78页 |
| 5 双旋弹气动参数辨识技术研究 | 第78-104页 |
| 5.1 双旋弹运动学模型简化 | 第78-79页 |
| 5.2 Chapman-Kirk方法简介 | 第79-82页 |
| 5.3 最大似然估计方法 | 第82-84页 |
| 5.4 气动参数辨识 | 第84-97页 |
| 5.4.1 利用速度数据辨识双旋弹轴向力系数 | 第89-92页 |
| 5.4.2 利用坐标数据辨识双旋弹法向力系数 | 第92-94页 |
| 5.4.3 利用俯仰角数据辨识翻转力矩系数 | 第94-97页 |
| 5.5 基于自适应混沌变异粒子群算法气动参数辨识 | 第97-102页 |
| 5.5.1 基本粒子群优化算法原理 | 第97-98页 |
| 5.5.2 自适应混沌变异粒子群算法 | 第98-100页 |
| 5.5.3 算法验证 | 第100-102页 |
| 5.5.4 仿真校验 | 第102页 |
| 5.6 本章小结 | 第102-104页 |
| 6 双旋弹滑模变结构制导律设计 | 第104-120页 |
| 6.1 弹目相对运动关系 | 第104-105页 |
| 6.2 滑模变结构理论 | 第105-109页 |
| 6.2.1 滑动模态的定义及数学表达式 | 第105-107页 |
| 6.2.2 滑模变结构的定义 | 第107页 |
| 6.2.3 滑模变结构控制的抖动问题 | 第107-109页 |
| 6.3 滑模制导律设计理论 | 第109-111页 |
| 6.3.1 有限时间收敛系统 | 第109-110页 |
| 6.3.2 Lyapunov稳定性理论 | 第110-111页 |
| 6.3.3 Lyapunov稳定性判别定理 | 第111页 |
| 6.4 有限时间落角约束滑模变结构制导律 | 第111-119页 |
| 6.4.1 制导律推导 | 第111-113页 |
| 6.4.2 有限时间收敛分析 | 第113-115页 |
| 6.4.3 仿真分析 | 第115-119页 |
| 6.5 本章小结 | 第119-120页 |
| 7 基于非线性状态反馈双旋弹俯仰/偏航通道控制 | 第120-131页 |
| 7.1 微分几何基本概念 | 第120-122页 |
| 7.1.1 欧氏空间中的光滑映射和光滑流形 | 第120页 |
| 7.1.2 切空间和向量场 | 第120-121页 |
| 7.1.3 李导数和李积 | 第121-122页 |
| 7.2 非线性系统状态反馈精确线性化 | 第122-123页 |
| 7.2.1 坐标变换与微分同胚 | 第122-123页 |
| 7.2.2 相对阶 | 第123页 |
| 7.2.3 状态反馈精确线性化的充要条件 | 第123页 |
| 7.3 双旋弹俯仰/偏航通道建模 | 第123-125页 |
| 7.4 控制器设计 | 第125-127页 |
| 7.4.1 内环控制器设计 | 第125-127页 |
| 7.4.2 外环控制器设计 | 第127页 |
| 7.5 仿真验证 | 第127-129页 |
| 7.5.1 内环控制器验证 | 第128页 |
| 7.5.2 外环控制器验证 | 第128-129页 |
| 7.6 本章小结 | 第129-131页 |
| 8 总结与展望 | 第131-134页 |
| 8.1 主要工作总结 | 第131-132页 |
| 8.2 主要创新点 | 第132页 |
| 8.3 未来工作展望 | 第132-134页 |
| 致谢 | 第134-135页 |
| 参考文献 | 第135-145页 |
| 附录 | 第145页 |
