舰船及舰载导弹运动轨迹模拟器设计

载体运动轨迹模拟器作为航海、航天仿真模拟设备，在舰船、潜艇、飞机和导弹等载体的研制过程中起着极其重要的作用。该模拟器将原本独立的舰船轨迹模拟与导弹轨迹模拟有效地融为一体，从而可以更好地考核分析载体及其武器装备的整体性能并优化其节点处的控制规律。本文就舰艇及舰载导弹进行运动轨迹仿真，产生载体在不同运动条件下的各种惯性导航数据，并通过人机友好界面观测载体在运动过程中状态一时间曲线。还可通过网络通信将产生的导航数据按规定协议传输给六自由度转台控制计算机，实现载体在不同初始状态下真实物理运动过程的模拟。

单轴旋转对船用激光惯导系统定位误差的影响

激光惯导旋转调制技术是一种自校正方法,其补偿手段是在不依赖外部导航信息的前提下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差。该旋转调制技术已经在国外舰船型号上成功应用,通过对陀螺和加速度计常值漂移、安装误差、标度因数误差等因素在单轴旋转下的调制情况进行了研究。系统设计中,通过计算机仿真分析了系统在旋转和非旋转情况下各误差因素对系统定位误差的影响。仿真表明,采用单轴旋转调制技术能够抑制长期的定位误差发散,在角运动状态下旋转系统能比无旋转系统保持更好的姿态精度。

船用激光陀螺惯导单轴旋转系统

分析了激光陀螺惯性测量单元(IMU)单轴旋转自动补偿原理,建立了单轴旋转式捷联惯导系统数学模型,通过分析惯性测量组件的误差模型和旋转式捷联系统误差传播方程,解释了误差补偿机理。针对船用惯性导航系统的应用要求,设计了基于四位置转停的船用激光陀螺捷联式惯性导航系统,对导航系统的总体方案、原理方案和转位方式进行了论述,通过仿真验证了设计方案的有效性。

基于线性自抗扰的水下运载器控制

针对水下运载器强非线性、强耦合、外界干扰、自身参数不确定的影响,基于线性自抗扰控制提出一种姿态解耦控制方法。将水下运载器各控制通道的相互耦合以及内外部的干扰作为总和扰动,通过扩张状态观测器对其进行估计,并引入到反馈控制器中进行补偿,使原非线性系统转化成线性系统,实现解耦控制。引入虚拟控制量,对舵引起的耦合进行解耦。基于此控制系统和水下运载器非线性动力学模型,给出稳定性分析。仿真结果表明,基于线性自抗扰的控制器具有响应快速、超调与稳态误差小、鲁棒性强的特点,较PID控制动态性能与抗干扰能力有较大提升。

一种新型导弹姿态稳定回路设计方法

针对参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法即采用定量反馈理论（QFT）设计，导弹在发射及转弯过程中，系统模型参数具有较强不确定性，且弹体参数随时间连续变化。本文以某型巡航导弹俯仰通道为研究对象，将定量反馈理论控制律设计方法应用于巡航导弹仿仰稳定回路控制系统的设计之中，设计该对象的姿态控制器并进行仿真研究。仿真结果表明，所设计的控制律满足导弹不同特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能，且与传统PID控制相比，系统的过渡过程和超调量有了明显的改善。

飞机运动轨迹模拟器设计

为使用户能通过控制界面改变轨迹参数控制飞机的运动姿态,设计了飞机运动轨迹模拟器。该模拟器由轨迹模拟计算机和轨迹模拟软件组成。用户可根据飞机的运动参数及空气动力建立运动方程,给定控制规律,使飞机按照控制规律运动,即通过对飞机在每个控制时间段内的控制参数(俯仰角、偏航角、滚动角运动频率、盘旋周期、平飞高度等)的修改,控制飞机在空中飞行的姿态。在VC++环境下编程并调试控制参数,得到的数据信息与理论值相符。模拟得出的数据结果表明,该模拟器能很好地模拟出飞机运动轨迹,并可通过数据接口将得到的角运动信息传递给6自由度运动模拟试验台,完成对惯性器件进行测试和飞行仿真。

载体轨迹仿真器软件平台的设计与实现

主要完成了载体轨迹仿真器软件的设计和开发，该软件实现了对飞机、潜艇、舰船三种载体运动轨迹的仿真，产生不同载体在不同运动条件下的各种惯性导航数据，并可实现对载体运动过程中状态一时间曲线的绘制，同时利用Windows下API函数接口，进行串口通信编程，实现了载体在不同初始状态下真实物理运动过程的模拟。

基于QFT的导弹姿态稳定回路设计

定量反馈理论（QFT）是参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法，导弹在发射及转弯过程中．系统模型参数具有较强不确定性。且弹体参数随时间连续变化。文中以某型巡航导弹俯仰通道为研究对象，将定量反馈理论控制律设计方法应用于巡航导弹俯仰稳定回路控制系统的设计之中。设计了该对象的姿态控制器并进行了仿真研究，仿真表明，所设计的控制律满足导弹不同特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能，且与传统PID控制相比，系统的过度过程和超调量有了明显的改善。