脉冲推力强干扰对低旋尾翼弹姿态影响分析

针对采用有限、短时脉冲推力弹道修正方案的某口径对空低旋尾翼弹,为了研究脉冲推力强干扰对弹丸姿态和弹道修正效果的影响,理论推导了脉冲推力强干扰下弹丸角运动变化和修正落点偏差公式,分析了单次脉冲修正力的修正特性,结合仿真研究了单次和连续多次脉冲推力修正时弹丸自转角速度、修正力作用时间和力的大小、修正相位角、修正起始时刻以及安装偏心距对修正效果的影响,为设计修正器参数提供理论数值参考。

弹道修正弹末段脉冲推力控制研究

研究了弹道修正弹末段脉冲推力控制的应用.通过对弹上脉冲推力控制器布置、激光探测器工作过程和弹丸受力情况的分析,建立了俯仰平面内弹道修正弹末段脉冲推力控制的弹道模型,研究了脉冲推力的射程修正能力及非质心脉冲推力对弹体姿态的影响.仿真结果表明,在非质心脉冲推力作用情况下,由于弹体自身阻尼小,脉冲控制力矩使弹体摆动的角度大、过渡过程时间长,很难采用闭环控制的弹体追踪制导律.

基于模糊控制理论的脉冲推力器点火算法

为更有效发挥直接力控制作用,提高脉冲推力器使用效率和对控制指令跟踪精度,提出了基于模糊控制理论的脉冲推力器点火算法。以ER INT-1拦截弹为研究对象,建立了导弹刚体6自由度复合控制数学模型。针对脉冲推力器分布特点,运用模糊控制的无限最大逼近特性,设计了脉冲推力器点火控制器。实例仿真表明,与传统直接力点火算法相比,该方法能够减少脉冲推力器使用数量,缩短导弹响应时间,增加导弹机动可用过载,具有更高的控制精度和鲁棒性。

6自由度修正弹道脉冲推力仿真研究

建立了基于SIMULINK的六自由度弹道修正弹仿真模型,并在此基础上研究了脉冲推力作用下的弹道修正特性。针对非质心作用推力的情况,讨论了附加攻角振荡幅度、脉冲推力大小、作用时间间隔等因素对于修正距离的影响。根据讨论结果发现,修正弹在预设固定时间点附近存在有利触发脉冲时机。如果能够在预设时间点附近的一个短时间范围内选择有利触发时机,就可以大大减少修正弹附加攻角的振荡,从而接近达到脉冲推力作用于质心时的预期修正效果。

具有侧向脉冲推力的旋转导弹建模与控制研究

针对具有气动舵和侧向脉冲推力复合控制的自旋导弹,在准弹体坐标系中建立完整的动力学模型,由于侧向脉冲推力的离散事件特性,提出运用混杂系统理论的方法设计其复合控制自动驾驶仪。根据系统的特性将自动驾驶仪划分成两种不同的工作模式,针对不同的工作模式分别设计不同的控制方法,通过两种模式之间的切换实现导弹的快速响应和能源的合理分配。最后进行仿真检验该自动驾驶仪的有效性,并将仿真结果与气动舵单独控制时的结果作了对比。

基于脉冲推力的半被动双足机器人无模型神经网络控制

研究了半被动双足机器人的平面稳定行走控制问题。以最简行走模型为动力学模型,采用沿支撑腿方向的脚后跟脉冲推力作为行走动力源。考虑到系统模型的非线性特征,将基于三角函数扩展的函数链接型人工神经网络控制算法引入到机器人系统中,以产生系统所需的脉冲推力。采用基于数据驱动的无模型同步扰动随机逼近算法对神经网络的权值进行更新,利用庞加莱映射方法分析了半被动双足机器人行走的稳定条件。在理论分析的基础上,对该算法进行了仿真研究。仿真结果表明,算法在收敛快速性上要优于迭代学习控制算法,可以实现双足机器人平面上的稳定周期行走,且雅可比矩阵的特征值均位于单位圆内,满足系统的稳定条件。

基于脉冲推力作用的双足机器人半被动行走

研究了半被动双足机器人行走过程固定点的全局稳定性问题.使用罗盘机器人模型,在脚与地面冲击前,采用支撑腿的脉冲推力作为行走的动力源.通过引入一个限位器使两腿间的夹角在脚与地面冲击时保持为常数.采用庞加莱映射方法证明了半被动双足机器人行走固定点的存在性及其稳定性.分析了脉冲推力作用方向对双足机器人稳定行走的影响,并讨论了固定点存在的动力学附加条件.针对模型已知和未知2种情况,分别设计了行走控制律.理论分析和仿真结果表明,采用所提出的控制方法,半被动机器人可以在水平面上稳定行走,当脉冲推力作用方向与前腿垂直时控制效率最高.

脉冲推力矢量控制方法及对导弹弹道的影响

针对固定倾角发射的防空导弹,建立了发射段纵平面内弹道数学模型;研究了脉冲推力矢量控制对弹道转弯特性的影响,并结合实际作战过程,利用数值方法给出了一种控制参数确定算法,该算法具有较好的工程可实现性。最后分析了脉冲推力矢量控制对导弹弹道的影响。仿真结果表明,该控制方法能扩大导弹的作战空域,减小中段飞行侧向过载,较好地消除中、末交班目标视线转率,对提高拦截精度有重要意义。

颗粒传热增强对微型脉冲推力器点火过程的影响

为了分析点火药产物中炽热颗粒对固体脉冲推力器点火过程的影响,采用了颗粒对壁面的冲击热增强模型来模拟炽热颗粒对推进剂表面的传热增强效应,进行了微型脉冲推力器点火过程的数值分析。结果表明,颗粒热增强效应显著影响脉冲推力器的点火启动过程,颗粒的热增强效应显著缩短了点火延迟时间,并使点火启动过程的压强增大,点火过程对颗粒含量较少的点火药更敏感;设计微型脉冲推力器点火器时要严格匹配产物颗粒含量,并严格控制点火药量范围。

点火药量对微型脉冲推力器内弹道性能的影响

研究了用于高速动能导弹和超高速火箭弹道修正的微型脉冲推力器的三种推力—时间(F-t)曲线,发现由于脉冲推力器点火药量与主装药量之比明显高于常规固体火箭发动机该两者的比值,点火药量的多少会对推力器F-t曲线的形状和内弹道性能产生明显影响。必须严格控制点火药量,特别是引燃药剂的量,才能获得较为满意的内弹道性能。

微型脉冲推力器点火启动过程计算与点火药量选择

建立了微型脉冲推力器点火启动模型,模型中考虑了两相流动和颗粒对推进剂表面的冲击传热。根据数值计算结果,给出了不同产物颗粒含量下的点火药量选择参考范围。该参考范围对于产物颗粒含量小于50%的点火药是适用的;由于过多的颗粒含量将对装药表面产生强烈的热力冲蚀破坏作用,产物颗粒含量超过50%的点火药不适合微型火箭发动机。

单组元脉冲推力器挤压和排气过程分析

高室压脉冲推力器使用可移动的喷注器,能够得到比供给压强高得多的燃烧室压强。为了分析其工作特性,建立了单组元脉冲推力器挤压和排气过程的数学模型,以硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂为例,采用四阶龙格-库塔法进行了求解。结果表明,燃烧室最大压强和平均压强都大于推进剂入口压强,而燃烧室内近似等容的燃烧过程是压强升高的原因。与所用推进剂、平均推力和面积比都相同的常规推力器相比较表明,脉冲推力器的真空比冲提高5 s,而喷管喉部面积减小89%,若两者喷管出口面积相同,则脉冲推力器的比冲将提高31.5%。

音圈电动机式脉冲推力机构的计算与控制仿真

基于电磁推力机构的快速开关,在电力系统的诸多领域具有广阔的应用前景。提出并研究了一种用于真空开关的音圈电动机式脉冲推力机构,具有结构简单、动作速度快、易于控制等优点。该推力机构的控制系统由基于电力电子PWM技术的可控脉冲放电电源和反馈控制器组成。针对开关触头分、合闸速度的最优跟踪控制,提出了无速度传感器的直接电磁力反馈控制方法;仿真结果表明,该方法利于实现动态过程优化并可获得较高的动作速度。设计了可控旁路放电的电磁缓冲方案,可有效解决触头的颤振问题。

静止轨道卫星连续式等间隔脉冲推力东西位置保持策略

参考地球静止轨道卫星传统东西位置保持控制原理,提出连续式等间隔脉冲推力东西位置保持策略.在摄动分析基础上,给出该策略的控制流程以及控制参数计算公式,进行了轨道参数、姿态控制和角动量管理三方面的影响分析,仿真验证了该策略作用下卫星半长轴、偏心率和平经度的变化趋势,结果表明新策略可以长期有效地控制卫星平经度在漂移环范围内,并具有控制流程简单,位保精度高等优势.

基于遗传算法的脉冲推力器控制方法研究

为有效拦截大气层内的机动目标,提出了一种新的脉冲推力器控制方法.首先建立了拦截弹上脉冲推力器的数学模型;其次针对直接力与气动力复合控制的特殊性给出了对称点火逻辑,分别跟踪弹体坐标系不同坐标轴上的控制指令;最后为了减小对控制指令的跟踪误差,使用遗传算法对脉冲推力器的开启数量进行了优化.通过对拦截弹性能指标的分析给出了适应度函数,此外引入移民方法用来维持种群多样性,在此基础上搜索全局最优解.仿真结果表明,该脉冲推力器控制方法对于大气层内的机动目标具有较高的命中精度.

微型脉冲推力器点火瞬变过程特性分析

对微型脉冲推力器的点火过渡过程的瞬变燃烧特性进行了研究。选择dp/dt燃速瞬变燃烧模型,结合二维轴对称湍流N-S方程对推力器内流场参数进行了数值计算,获得了推力器点火过程的压强-时间(p-t)曲线以及推进剂内部温度分布情况。该数值模拟结果与作者获得的推力器试验结果基本一致,说明dp/dt模型也能适用于点火升压速率较高的情况。

固体脉冲推力器羽烟粒度分布检测

为进行固体脉冲推力器点火启动过程的颗粒传热增强分析以及两相流动分析等研究的需要，采用MALVERN粒度分析仪和相应的辅助装置，检测了固体脉冲推力器排气羽烟中的颗粒粒度分布，得到了点火器燃烧产物和推进剂燃烧产物的颗粒粒度分布数据，检测结果表明，两种产物的颗粒粒度分布都呈多峰值分布状态，粒径范围为5～80μm，点火器燃烧产物的颗粒中间直径约为57μm；推进剂燃烧产物的颗粒中间直径约为39μm。

脉冲推力器输出性能的影响因素

为了在脉冲推力器设计中获得合理的设计参数,采用推力测试装置直接测量推力器推力的方法,研究了在不同直径喷喉、不同厚度膜片、不同质量主装药下的推力和总冲。喷喉直径由3 mm增大到4.5 mm,在喉径4 mm时推力和总冲最大,表明喉径太大或太小时推力都不能达到最大值。膜片厚度由0.2 mm增大到0.5 mm,推力由325 N变为429 N,总冲由0.161 N.s变为0.216 N.s,表明增加膜片厚度,输出单调增大。主装药量由180 mg增大到420 mg,推力由144 N变为347 N,总冲由0.068 5 N.s变为0.172 N.s,表明增大药量,推力和总冲都增加。

高室压脉冲推力器设计与实验研究

为了检验高室压脉冲推力器的设计并掌握液体N2O/酒精推进剂的点火燃烧规律,进行了实验研究。可移动喷注器的动密封采用O型圈结构,推进剂的流动通道既能保证充填时推进剂的流通,又能保证挤压时不会有回流。冷试结果表明密封效果良好。测定了系统的热试时序,实现了稳态条件下的点火燃烧,燃烧室压力为2.58MPa。由于液体N2O的饱和蒸汽压较高,容易蒸发,积存在燃烧室内的蒸气造成点火压力峰比较高。

微型固体脉冲推力器内弹道数值计算与分析

为预示微型固体脉冲推力器内弹道特性,采用数值计算模拟了推力器内弹道全过程,模拟过程考虑了瞬态燃烧的影响,采用了不同压力范围的稳态燃速数据,对不同的计算方案进行了比较,分析结果表明瞬态燃烧对推力器内弹道特性影响较小,准确的推进剂高压力范围稳态燃速是影响微型固体脉冲推力器内弹道特性预示的主要影响因素。