无安定器航弹刚体运动模型研究

无安定器航弹因不具有传统意义上的飞行稳定性，其飞行过程不同于带尾翼的航弹，现有的以稳定飞行为基础的航弹弹道模型已经无法揭示其运动规律。该文以刚体一般运动理论为基础，引入了斜置坐标系和摆动轴坐标系，提出了航弹摆动角速度矢量轴高低角和方位角、斜置姿态角等概念，确定了姿态角与斜置姿态角之间的转换关系，建立了能够准确反映无安定器航弹空中运动特性的刚体运动模型。仿真计算结果表明：利用该模型求解无安定器航弹的弹道问题，克服了使用常规航弹弹道模型出现的“无界”问题，既可以准确地计算无安定器航弹的质心运动轨迹，还可以准确地描述摆动角速度矢量的变化规律，为全面掌握无安定器航弹的弹道特性奠定了基础。     

捷联姿态解算五子样等效旋转矢量算法研究

为了抑制高动态环境下捷联惯导姿态解算时的误差,对五子样等效旋转矢量算法进行了推导;并在锥运动环境下进行了仿真验证。通过与四子样算法误差的对比,表明五子样算法可以有效减小动态误差,具有很高的实用价值。     

一种改进的旋转矢量姿态算法

应用陀螺当前迭代周期内及前2个迭代周期内的角增量输出，并根据在当前迭代周期内对陀螺仪采样的次数，提出了3个新的航姿算法，分析了此算法在典型圆锥运动输入下的漂移误差．与传统的旋转矢量法比较，新的算法比Miller’s算法精度高3—4个数量级；对于单子样，新算法比Y．F．Jiang算法精度高约3个数量级，对于双子样、三子样，新算法比Y．F．Jiang算法精度高20—30倍，为改进旋转矢量算法提供了一种新的思路．     

基于锁相跟踪和惯组的旋转弹滚转角估计方法

为解决微惯性测量组合测量旋转弹滚转角的问题,在对旋转弹角运动特性进行分析研究的基础上,建立微惯性测量组合测量滚转姿态的数学模型,提出基于锁相跟踪算法和微惯性测量组合的旋转弹滚转角估计方法. 该方法对基于三阶锁相环的锁相跟踪算法及其特性进行研究,根据旋转弹角运动特性和微惯性测量组合测量信号特性确定三阶锁相环环路滤波参数,并建立基于三阶锁相环和微惯性测量组合的旋转弹滚转角估计模型,即可根据模型进行锁相跟踪计算得到滚转角. 仿真结果表明,三阶锁相跟踪环路能对旋转弹滚转信号进行有效跟踪,并能够通过微惯性测量组合估计滚转角速度和滚转角,满足旋转弹滚转运动姿态提取的要求,有较大的实用价值.      

旋转弹引信用卫星定位接收信号旋转解调方法

为解决旋转弹飞行中的高旋转、高动态条件会造成卫星定位接收系统无法正常定位的问题,针对旋转、动态环境开展了旋转弹卫星定位接收信号旋转解调方法的研究.详细分析了旋转条件对卫星定位信号接收的影响,并针对旋转特性设计了旋转跟踪解调环,用于对旋转的跟踪与解调,给出了旋转弹卫星定位信号接收系统的设计方案,基于Simulink实现了旋转弹卫星定位信号接收系统的仿真,并给出了相应的仿真与实验结果.结果表明,设计的以旋转跟踪环为核心的旋转弹卫星定位信号接收系统,在中心频率为200 Hz的情况下跟踪范围可达到±40 Hz,较好地满足了转速在200转/s左右的旋转弹信号接收要求.      

高动态捷联姿态测量的改进型圆锥误差补偿算法研究

高动态条件下,传统圆锥补偿算法存在不可交换性误差。为抑制圆锥误差,提出了基于角速率输出的等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法;并采用修正型罗德里格斯参数进行更新,推导了相应的圆锥补偿算法方程和表达式。在不同圆锥运动频率下和不同更新频率下,仿真验证得出了改进算法在精度和稳定性方面均较四元数法、三子样算法均有提高。实测结果表明,改进算法受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,在高动态条件下较传统算法性能更优。     

基于Timoshenko梁模型的旋转弹箭横向振动模态分析

将旋转弹箭简化为Timoshenko旋转梁,基于有限单元法研究了其在自由飞行时的横向振动模态.采用Timoshenko梁模型,考虑陀螺效应和剪切效应,运用转子动力学和有限单元法的思想,建立旋转弹箭横向振动的有限元方程和频率方程.利用该频率方程,分别采用Rayleigh梁和Timoshenko梁模型对某旋转弹箭进行模态分析,对不同梁模型下的横向振动进动频率进行对比,并讨论弹箭转速和长径比对模态频率的影响.     

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的位姿运动学分析

给出所设计的立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型;在该模型的竖直平面上对末端执行器进行了详尽的位姿运动学分析,提出了封闭矢量四边形法则在求解所有的不规则几何图形的位姿运动学逆解时都适用的观点.文中运用力矩平衡法确定其质心位置的方法;又根据封闭矢量四边形法则,建立了运动学位姿逆解模型,利用Moore-Penrose逆求解运动学位姿正解;最后在所规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器的运动轨迹和绳长变化规律的仿真.研究表明:在所规划椭圆轨迹下,所有绳长的变化是连续的;位姿运动学正逆解相互验证表明所采用的算法是正确且通用的.     

陀螺/GPS弹箭飞行姿态空中对准方法

为了研究制导炮弹陀螺姿态测量的空中初始对准问题,根据弹箭绕心运动特性分析,引入动力平衡角近似攻角,建立基于全球定位系统测量数据的陀螺姿态测量空中对准模型,利用解析求得弹箭滚俯仰角和偏航角初始值。基于某弹箭测量仿真数据进行初始姿态仿真计算,仿真结果表明,采用该方法得到的姿态状态与理论值基本吻合,满足制导炮弹俯仰角和偏航角陀螺空中对准要求。     

基于分块灰度投影的无人飞行器视频稳像方法

针对传统灰度投影算法局部运动影响全局运动矢量估计精度的问题,结合无人飞行器航摄视频图像的特点,提出一种适用于无人飞行器的视频稳像方法. 该方法将图像划分为若干子区域,剔除灰度特征不明显和物体局部运动等影响全局运动估计精度的子区域,对保留的子区域分别采用灰度投影法计算运动矢量,由局部运动估算出图像的全局运动矢量,经过运动决策,将运动补偿矢量应用于图像补偿,获得稳定的视频图像. 对真实无人飞行器航摄视频稳像实验结果表明,该算法稳像准确度与块匹配全搜索算法相当,而单帧稳像时间只有块匹配全搜索算法的1/3,在准确性和实时性方面均优于传统灰度投影算法.      

舰载多管火箭武器系统发射姿态控制对策

实施舰载多管火箭武器系统发射姿态控制的目的 ,是提高火箭发射的精度。火箭发射过程中 ,载体存在 2种形式的振动 :随波振动和燃气流造成的冲击振动。因此系统的发射精度同时与船体的运动及发射系统的动力学结构特征等两方面因素密切相关。该文通过研究船体在火箭发射时的姿态及各姿态下火箭武器的发射特性 ,对发射时船体姿态求优 ,获得了对系统发射姿态实施控制的有效途径     

轨/姿控火箭发动机推力动态测试系统建模分析

根据轨/姿控火箭发动机脉冲点火方式下动态推力测试的特点和要求,设计了推力动态测试系统并进行动力学建模,采用模态分析理论研究系统的动态性能.并进行幅频特性与相频特性分析,为该系统在微阻尼条件下测试的不失真提供了理论依据.结合该模型,对测试信号进行傅里叶变换,通过系统幅相频特性与不同频率信号进行代数运算的方法,求得了测试系统动态测试误差,从理论上证明测试系统动态性能满足设计要求.     

运载火箭姿态控制系统稳定性分析

为解决无控刚性箭体和弹性箭体姿态控制系统的不稳定问题,以俯仰通道为例,对无控刚性箭体引入了姿态角偏差和姿态角速度偏差反馈,设计了PD控制器;对弹性箭体引入结构滤波器,进行控制器设计.仿真结果显示无控刚性箭体和弹性箭体姿态控制系统俯仰通道的稳态误差分别为0.05%、-0.30%,从而使无控刚性箭体和弹性箭体姿态控制系统的不稳定问题得到了有效控制.     

内装式空射火箭发射前姿态控制方法研究

内装式空中发射是由载机将置于机舱内的火箭带至高空进行空投发射。本文针对点火发射前箭体姿态控制问题,提出一种采用稳定伞调整俯仰姿态,反作用控制系统稳定偏航、滚转通道的控制方案。通过仿真验证了在强阵风干扰下,采用该方案可满足箭机分离后姿态控制要求。     

空射火箭箭机分离过程气动特性仿真

为研究内装式空中发射运载火箭在箭机分离过程中的气动特性尤其是大迎角情况下的气动变化规律,应用计算流体力学(CFD)软件中的k-w模型对火箭气动特性进行了仿真研究,得到火箭气动特性随马赫数和迎角的变化规律,同时对改进后的火箭模型进行气动特性分析.仿真结果表明:发现火箭尾部改进成收敛-扩张型喷管可使火箭下落初期有一个抬头力矩,有利于运载火箭初期快速调整姿态；当快到达预期点火姿态时,由于气动力作用点后移产生的与角速度方向相反的力矩,可迫使运载火箭稳定,从而更容易地捕捉到点火角度,并保证点火时的姿态稳定.     

细长自旋弹箭习行时横向自振特性的有限元法

研究具有自有速度的细长弹箭在习行时横向振动的自振特性,利用转子动力学和有限单元的思想,考虑轴向连续点的陀螺效应,通过Lagrange方程建立自旋弹箭横向振动方程,利用该方程,通过数值计算,可给出细长旋转弹簧飞行时的进动转速和临界转速,以及相应的位移和角度振型。     

四区间双插值捷联惯姿算法

提出一种减小捷联惯导系统姿态算法误差的运算方法,该算法运用拉格朗日插值逼近载体系下角速率和姿态四元数,通过求解四元数方程组实现姿态更新.本文在典型圆锥运动和规则进动下,将该算法与常见的四子样旋转矢量算法进行了仿真对比,结果表明,新算法能有效提高姿态求解精度.     

高精度火箭橇试验轨道动力学方程组的建立

针对高速火箭橇试验用无碴、无缝、平直的高精度轨道系统,利用轨道动力学理论,推导建立了该系统在竖向、横向与扭转的耦合动力学方程组.解决了高精度火箭橇轨道系统动态特性计算问题,为火箭橇轨道设计提供了理论基础.     

火箭动力系统试车台结构受力特性

针对火箭动力系统试车台结构系统复杂、冲击荷载作用时间长的特点,运用大型有限元程序ANSYS,建立了试车台整体结构模型,研究了试车台结构在火箭发动机推力冲击荷载下的受力特性。结果表明,试车台结构动力系数与火箭推力荷载上升时间t₀和结构自振周期T的比值密切相关,当比值趋近于0时,动力系数最大值为2.0,当比值大于0且不超过1.0时,动力系数从2.0到1.0递减,当比值大于1.0时,动力系数在1.0到1.2之间。