隨著信息化、智能化、小型化作戰(zhàn)需求以及電、光、磁、微電子、計算機(jī)和新型材料等高新技術(shù)的發(fā)展,精確制導(dǎo)炮彈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中地位逐漸提升。為實現(xiàn)制導(dǎo)炮彈的精確打擊及小型化,本文以十字布局炮彈為研究控制對象,對末端制導(dǎo)控制策略、控制電路、控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究與設(shè)計,實現(xiàn)制導(dǎo)炮彈從發(fā)射到精準(zhǔn)打擊固定目標(biāo)的末端制導(dǎo)過程控制。主要研究內(nèi)容如下:針對“82mm”口徑小型炮彈為研究對象,闡述了彈體結(jié)構(gòu)、炮彈末端制導(dǎo)過程、戰(zhàn)術(shù)要求、坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換,對炮彈彈體受力情況進(jìn)行了分析,建立了炮彈的力學(xué)模型及六自由度運動模型。研究了炮彈彈道控制算法,提出了炮彈末端制導(dǎo)控制方案。根據(jù)小型制導(dǎo)炮彈的氣動參數(shù),采用MATLAB/Simulink對炮彈彈道控制軌跡進(jìn)行了仿真,驗證了控制算法的可行性,為炮彈末端制導(dǎo)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計提供參數(shù)依據(jù)。研究了末端制導(dǎo)階段的控制策略,提出了采用激光半主動自尋的與GPS/BD復(fù)合制導(dǎo)控制方法,目標(biāo)跟蹤利用四象限光電探測器捕捉法和激光信號鎖定法。姿態(tài)控制系統(tǒng)采用三通道控制策略,以地面為基準(zhǔn)信號,控制定舵片與動舵片相互協(xié)調(diào),實現(xiàn)對攻擊固定目標(biāo)的彈道精確控制。研究設(shè)計了小型制導(dǎo)炮彈末端制導(dǎo)測控系統(tǒng)硬件電路,如激光半主動探測器、信號跟蹤保持電路、GPS/BD雙模定位組合電路、基于壓敏傳感器尋地電路及舵機(jī)控制電路。對整個制導(dǎo)控制系統(tǒng)編寫了測控軟件,并對硬件電路以及軟件程序進(jìn)行調(diào)試,在半實物轉(zhuǎn)臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行了制導(dǎo)控制系統(tǒng)的測試與分析。測試結(jié)果表明:論文采用的末端制導(dǎo)控制方法是合理的,設(shè)計方案是有效的,硬件設(shè)計電路和軟件程序是可行的。姿態(tài)控制角度范圍在1~o以內(nèi)、彈體落點誤差(CEP)為10m以內(nèi),滿足中低精度打擊的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TJ410.3
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文5圖 2.1 小型炮彈結(jié)構(gòu)圖2.1.3 炮彈末端制導(dǎo)過程以單兵發(fā)射的十字形布局的“82mm”制導(dǎo)炮彈為例，彈體射出炮膛后，首先打開舵翼，開始無控段的飛行模式。當(dāng)接近彈道軌跡的頂點時，引信保險被解除，傳感器、舵機(jī)和彈上電源處于激活狀態(tài)。在飛過彈道頂點后，鴨翼張開，尋地裝置開始工作，然后進(jìn)入彈道轉(zhuǎn)彎滑翔段階段。當(dāng)距固定目標(biāo) 2~3km 時，地面或機(jī)載激光目標(biāo)指示器連續(xù)向目標(biāo)發(fā)射脈沖激光，導(dǎo)引頭解鎖并開始搜索目標(biāo)，先在較大空間角范圍內(nèi)搜索目標(biāo)，一旦搜索到目標(biāo)，它將立即被鎖定。激光回波被送入四象限光電探測器進(jìn)行處理，并經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)完成聚焦，形成的激光光斑落在光敏元件上，此時形成目標(biāo)相對于光學(xué)軸線的角偏差，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化處理后，可以檢測出角偏差信號。在自動尋的導(dǎo)引下，形成控制命令，并驅(qū)動鴨舵與舵機(jī)執(zhí)行，改變彈體飛行姿態(tài)，直到目標(biāo)被擊中，炮彈末端制導(dǎo)過程圖如圖 2.2 所示。圖 2.2 炮彈末端制導(dǎo)過程圖2.2 彈體控制系統(tǒng)的建模在炮彈研發(fā)中建模和仿真是一項非常重要的工作，不僅可以模擬彈體控制系統(tǒng)在真實作戰(zhàn)環(huán)境下的運動狀態(tài)，而且縮短了研發(fā)時間，降低了成本。建模仿真主要基于 Matlab/Simulink 軟件，應(yīng)用于小型彈體的系統(tǒng)建模和仿真，從六自由度運動模型可分析彈道的特性[33]。彈體飛行研究主要建立在彈體受力分析的基礎(chǔ)，

改變彈體飛行姿態(tài)，直到目標(biāo)被擊中，炮彈末端制導(dǎo)過程圖如圖 2.2 所示。圖 2.2 炮彈末端制導(dǎo)過程圖2.2 彈體控制系統(tǒng)的建模在炮彈研發(fā)中建模和仿真是一項非常重要的工作，不僅可以模擬彈體控制系統(tǒng)在真實作戰(zhàn)環(huán)境下的運動狀態(tài)，而且縮短了研發(fā)時間，降低了成本。建模仿真主要基于 Matlab/Simulink 軟件，應(yīng)用于小型彈體的系統(tǒng)建模和仿真，從六自由度運動模型可分析彈道的特性[33]。彈體飛行研究主要建立在彈體受力分析的基礎(chǔ)，

小型炮彈末端制導(dǎo)控制研究與設(shè)計體運動視為質(zhì)點運動，將制導(dǎo)控制系將彈體狀態(tài)及彈道參數(shù)使用數(shù)學(xué)進(jìn)行運動狀態(tài)，需選定合適的坐標(biāo)系。若系；如果要描述彈體的運動和轉(zhuǎn)動狀的坐標(biāo)系及其之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 XYZ圖 2.3 所示，視坐標(biāo)原點 A為炮彈質(zhì)為 AX 軸，飛行方向視為正方向； A向符合右手定則。本文針對攻擊地面
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2840122