探空火箭以其發(fā)射靈活、低成本等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于氣象探測(cè)、微重力實(shí)驗(yàn)、空間科學(xué)驗(yàn)證等近地空間探測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn),越來越得到各航天大國(guó)的重視。本文針對(duì)無控探空火箭落點(diǎn)散布大、抗干擾能力不強(qiáng)、發(fā)射環(huán)境受限的問題,提出采用鴨舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)探空火箭簡(jiǎn)易控制,完成了鴨舵式探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的開發(fā)。在火箭研制階段輔助工作人員完成箭體設(shè)計(jì)和性能評(píng)估,在確�；鸺晒Πl(fā)射、降低發(fā)射成本、保護(hù)發(fā)射人員及周邊人員生命財(cái)產(chǎn)安全等方面有著重要意義。本文以姿態(tài)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為框架,在對(duì)控制對(duì)象、舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完成了該仿真平臺(tái)的開發(fā),主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,針對(duì)鴨舵式探空火箭的力學(xué)環(huán)境進(jìn)行分析,基于牛頓運(yùn)動(dòng)定理和動(dòng)量矩定理推導(dǎo)了箭體姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí),考慮到模型復(fù)雜的非線性耦合現(xiàn)象,基于泰勒級(jí)數(shù)線性化理論和小擾動(dòng)假設(shè)建立了小偏差姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型,并完成了基準(zhǔn)彈道參數(shù)的變步長(zhǎng)迭代求解。其次,在明確鴨舵工作要求的基礎(chǔ)上,完成了舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。基于Adams軟件建立鴨舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型,完成了鴨舵機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析,從仿真結(jié)果可以看出該機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)態(tài)特性,能夠... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源及研究背景和意義
        1.1.1 課題的來源
        1.1.2 課題的研究背景和意義
    1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 探空火箭的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 探空火箭簡(jiǎn)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 航天器仿真技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 鴨舵式探空火箭動(dòng)力學(xué)建模與仿真
    2.1 引言
    2.2 建模假設(shè)
    2.3 坐標(biāo)系的定義
        2.3.1 基本坐標(biāo)系
        2.3.2 坐標(biāo)變換矩陣
    2.4 探空火箭的力學(xué)模型
        2.4.1 重力模型
        2.4.2 推力模型
        2.4.3 氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩模型
    2.5 探空火箭姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型
    2.6 探空火箭動(dòng)力學(xué)模型的簡(jiǎn)化
        2.6.1 泰勒級(jí)數(shù)線性化理論[55]
        2.6.2 小偏差增量形式的動(dòng)力學(xué)模型
    2.7 探空火箭動(dòng)力學(xué)仿真分析
    2.8 本章小結(jié)
3 鴨舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
    3.1 引言
    3.2 舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
        3.2.2 舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)描述
    3.3 基于Adams的舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析
        3.3.1 虛擬樣機(jī)模型建立
        3.3.2 驅(qū)動(dòng)力與作用力的添加
        3.3.3 舵執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析
    3.4 本章小結(jié)
4 鴨舵式探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析
    4.1 引言
    4.2 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能
        4.2.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
        4.2.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)的功能
    4.3 姿態(tài)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
    4.4 無控剛性箭體的穩(wěn)定性分析
    4.5 基于PID理論的控制器設(shè)計(jì)
    4.6 姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真分析
        4.6.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)復(fù)頻域仿真分析
        4.6.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)時(shí)域仿真分析
    4.7 本章小結(jié)
5 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)
    5.1 引言
    5.2 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)
        5.2.1 仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求
        5.2.2 仿真平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)
    5.3 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)
        5.3.1 仿真平臺(tái)開發(fā)環(huán)境及其配置
        5.3.2 MATLAB與VisualC++的交互技術(shù)
        5.3.3 MATLAB與MySQL數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)
    5.4 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)方案
        5.4.1 界面層設(shè)計(jì)方案
        5.4.2 程序?qū)釉O(shè)計(jì)方案
        5.4.3 數(shù)據(jù)庫層設(shè)計(jì)方案
    5.5 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)實(shí)例驗(yàn)證
        5.5.1 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)功能驗(yàn)證
        5.5.2 探空火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)可靠性驗(yàn)證
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 研究?jī)?nèi)容總結(jié)
    6.2 研究方向展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文和獲得專利情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3733641