發(fā)布時間：2020-06-01 21:01

【摘要】：本文以空空導彈武器系統(tǒng)為應用背景,結合國內(nèi)型號項目的研制需求,針對滾仰導引頭研發(fā)過程中關心的理論問題及涉及到的關鍵技術進行了研究,為我國滾仰導引頭總體設計以及在在空空導彈上的應用提供理論依據(jù),研究成果可直接服務于工業(yè)部門,并對相應的工程研制提供重要支撐。首先,梳理了空空導彈的發(fā)展動態(tài),完成了對國外新一代空空導彈的技術調(diào)研,對國外先進導引頭技術的發(fā)展及其在空空導彈上的應用進行了綜述,在此基礎上確定了本文的研究對象——基于庫德光路的半捷聯(lián)滾仰導引頭。對滾仰導引頭技術發(fā)展、視線角速度提取以及隔離度寄生回路研究等技術領域的發(fā)展進行了調(diào)研分析。其次,對導引頭的功能和組成進行了介紹,給出了與滾仰導引頭相關的坐標系定義,推導得到了各坐標系之間的轉(zhuǎn)換關系。對滾仰導引頭的庫德光路進行了分析,推導得到了從彈體捷聯(lián)探測器到虛擬內(nèi)框探測器的誤差角傳遞特性。以紅外成像導引頭為例進行了數(shù)學仿真,結果表明在真實彈目視線保持不變的情況下,彈體擾動帶來的框架角運動將導致捷聯(lián)探測器目標圖像發(fā)生旋轉(zhuǎn)。第三,通過對比滾仰式導引頭和俯仰-偏航式導引頭的光點在像球面上的運動規(guī)律,完成了滾仰導引頭的跟蹤原理分析。根據(jù)滾仰導引頭框架運動規(guī)律,推導得到了基于坐標轉(zhuǎn)換方法和基于旋量理論的兩種框架角增量指令計算方法,并對其計算精度進行了仿真驗證。從目標跟蹤、視線穩(wěn)定和角增量指令計三個角度分析了滾仰導引頭對小離軸角區(qū)域目標的過頂奇異性問題,并給出了分區(qū)域的過頂控制策略。第四,分析了滾仰導引頭的動力學特性,由于滾仰導引頭內(nèi)外框之間的運動關系,導引頭外框負載以及外框相對彈軸的轉(zhuǎn)動慣量是時變的,推導得到了基于時變轉(zhuǎn)動慣量的導引頭動力學方程。導引頭動力學方程表明兩通道之間存在耦合,提出了一種基于控制力矩補償?shù)耐ǖ篱g解耦方法,并通過仿真進行了驗證。針對半捷聯(lián)導引不能直接輸出光軸視線角速度的問題,提出了三種視線角速度提方案。概括了貝葉斯框架下的非線性濾波理論,采用擴展卡爾曼濾波和容積卡爾曼濾波進行了滾仰半捷聯(lián)導引頭框架角速度濾波估計研究。第五,分別在導引頭的滾轉(zhuǎn)通道和俯仰通道定義了單通道隔離度,分析了滾仰導引頭對彈體擾動的隔離作用,提出了一種探測器誤差角補償方法,使導引頭控制回路不響應由于光軸受迫運動引起的誤差角變化。以滾轉(zhuǎn)通道為例分析了單通道半捷聯(lián)導引頭隔離度特性,推導得到了了反電勢、干擾力矩、刻度尺誤差造成的隔離度傳遞函數(shù),仿真得到了導引頭參數(shù)取典型數(shù)值時的隔離度幅相特性。將隔離度產(chǎn)生的光軸視線角速度轉(zhuǎn)換到慣性系,得到慣性系下的俯仰和偏航通道耦合模型,分析了兩通道的耦合特性。建立了包括隔離度寄生回路的兩通道制導控制模型,分析了隔離度寄生回路對制導精度的影響。第六,為了滿足末端大機動要求,已經(jīng)有對空導彈開始在彈道末端交會刻時引入直接力控制,為了充分利用脈沖發(fā)動機資源,要求導彈以一定的角速度自旋。選取相控陣主動雷達導引頭+被動捷聯(lián)干涉儀作為復合制導方式,在彈體旋轉(zhuǎn)情況下進行了耦合特性及解耦方法的研究。建立了彈體旋轉(zhuǎn)條件下相控陣導引頭兩回路交叉耦合數(shù)學模型,分析了交叉耦合產(chǎn)生的原因,提出了滿足解耦條件的相控陣導引頭前向增益設計要求。研究了彈體旋轉(zhuǎn)條件下被動捷聯(lián)干涉儀測角原理,對基于動力陀螺及速率陀螺輔助解耦方案進行了詳細分析,并對被動干涉儀+主動相控陣導引頭復合制導信息融合跟蹤模式進行研究。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TJ765.331

【參考文獻】

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本文編號：2692059