偏转弹头导弹的动力学建模方法研究

偏转弹头是一种新的导弹操纵方式,动力学建模是对其研究的基础。偏转弹头导弹可以看成由弹头和弹体组成的多体系统,应用多体建模方法Schiehlen法建立系统的动力学模型。首先把弹头和弹体的运动状态用广义坐标表示,弹头的绝对运动由相对运动原理得到,根据牛顿-欧拉动力学方程分别写出弹头和弹体的质心移动方程和绕质心的转动方程,再运用达朗伯原理的理想约束性质消去方程中包含的约束力,同时方程的数目也减少到与系统的自由度数相同,从而得到维数与系统自由度数相同的二阶标量微分方程组。最后仿真验证模型,并分析得到偏转弹头导弹的一些特点,即偏转弹头导弹具有控制效率高,机动过载大,响应速度快等优点,是一种有效的快速响应控制方式。研究表明对于像偏转弹头导弹这类刚体数目少、但自由度数目较多的多体系统,其动力学建模适合使用Schiehlen法。

偏转弹头导弹动力学建模研究

偏转弹头导弹是一种新颖的变外形导弹,通过操纵弹头相对弹体偏转改变导弹的气动特性并产生机动过载。而弹头偏转造成的影响并不局限于气动方面,导弹的动力学模型本身也随之改变。为了发展偏转弹头技术,对其进行动力学建模研究十分必要。文章采用质点系的动量定理和动量矩定理推导了偏转弹头导弹的动力学模型,引入矢量的代数表达形式精简了推导过程,并且采用定性分析和仿真的手段对动力学模型进行了适当的简化,兼顾了模型的精确性和适用性。

基于反步滑模的偏转弹头导弹姿态控制

针对新一代导弹高速度、大机动能力的发展需求以及传统空气舵面控制方式在响应时间、机动能力和稳定性能等方面的不足,研究偏转弹头导弹在超声速、大机动飞行条件下的姿态控制问题,提出一种基于反步滑模的姿态稳定控制方法。首先建立了偏转弹头导弹的动力学模型;然后对偏转弹头导弹进行气动特性分析,研究其主要气动参数随气动构型改变的变化规律;接着利用反步滑模的控制方法设计偏转弹头导弹的姿态控制系统,并利用扩张状态观测器对包括模型不确定性以及外部干扰在内的系统“总扰动”进行观测补偿;最后通过仿真验证姿态控制算法的有效性。仿真结果表明,基于反步滑模的导弹姿态控制系统可以实现对姿态指令的快速跟踪。

偏转弹头导弹气动方案设计研究

在外军某型导弹的基础上,将偏转弹头控制方式引入导弹,重新设计了其气动方案;在设计的过程当中,针对偏转弹头导弹特有设计约束,对原准弹的设计进行了调整;新设计的方案综合考虑了各分系统之间的约束,解决了将这种新的控制方式引入导弹设计后所带来的一些问题;计算结果显示:该气动方案解决了一般偏转弹头导弹低速可用过载低的问题,与传统导弹相比具有包络小,阻力低,高速下可用过载大等特点。

基于MATLAB-Simulink的偏转弹头导弹控制系统设计与仿真

偏转弹头控制是一种新型的导弹控制方法,与一般导弹相比有着更为复杂的动力学特性。本文给出偏转弹头导弹开环动力学模型,利用MATLAB-Simulink进行计算机仿真,分析其开环动力学特性。根据开环动力学特征,设计纵向平面的控制系统,仿真结果表明,一般导弹的按过载的随动控制系统对于偏转弹头导弹依然适用,所设计的纵向系统具有良好的动态特性,可以满足对导弹弹体的稳定控制要求。

偏转弹头导弹动力学建模

偏转弹头控制是一种新型的导弹控制方式,精确动力学模型的建立对于导弹性能、稳定性和控制的分析是必不可少的。本文采用多体动力学建模方法中的凯恩(Kane)方法对偏转弹头导弹建立了动力学模型。首先建立合适的坐标系,选取8个变量的速率为广义速率,之后推导了弹身弹头的运动学方程,接着得到广义主动力和广义惯性力,其中将控制弹头偏转的作动力矩视为主动力矩而非理想约束考虑进广义主动力的计算中,最终得到导弹的8个标量动力学方程。推导过程显示凯恩方法比牛顿-欧拉方法推导过程更为简化。利用得到的精确动力学模型进行动态仿真,通过比较研究了采用弹头质心位于弹头偏转铰链中心假设下的简化模型对导弹动态响应的影响,结果显示,在弹头偏转较慢时简化模型会带来较大的动态响应误差。