海洋气象环境对导弹作战效能影响的动力学仿真

摘要

准确评估海洋气象环境对导弹作战效能的影响具有十分重要的意义，它能为用户在特定海洋气象环境下是否发射导弹提供一种辅助决策手段。已有的海洋气象环境对导弹作战效能影响的评估方法多是基于样本案例训练出效能评估模型的方法，这种通过样本判断个体的方法受限于样本数据。本文提出了基于导弹动力学仿真的海洋气象环境影响度评估方法，这种方法是在对海洋气象环境干扰下的导弹运动过程进行模拟仿真的基础上评价海洋气象环境对导弹作战效能的影响的，因而更为精确。
　　本文分析了理想条件下导弹非线性、全耦合的六自由度运动方程组，同时分析了大气风扰动模型及海浪扰动模型，并将大气风扰动模型和海浪扰动模型加入到导弹系统中。本文重点分析设计了导弹稳定控制系统，并完成了对海洋气象环境影响下的导弹动力学仿真系统的设计实现，在此基础上分析求解了海洋气象环境影响度。经仿真案例验证该方法能较准确地评价出海洋气象环境对导弹作战效能的影响。本文的主要内容包括:
　　1.分析了导弹机理模型并建立了导弹动力学系统仿真模型，分别分析了理想条件下和海洋气象环境影响下的导弹运动方程组。
　　2.分析并设计了导弹稳定控制系统，重点分析设计了导弹纵向通道的俯仰角控制器、过载控制器和高度控制器，以及滚动通道的滚动角控制器，采用了经典频率法设计控制器参数。建立了导弹全通道控制系统的仿真模型。
　　3.设计并实现了导弹全通道、非线性、六自由度的动力学仿真系统，设计了仿真系统界面。
　　4.提出了基于导弹动力学仿真的海洋气象环境影响度评估方法，给出了海洋气象环境影响度计算方法，并且给出了仿真案例，分析求解了该仿真案例对应的海洋气象环境影响度，该仿真案例表明海洋气象环境影响度能较准确地评价出海洋气象环境对导弹作战效能的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 海洋气象环境简介

1．1．2 巡航导弹简介

1．1．3 巡航导弹制导控制系统

1．2 课题研究现状及研究意义

1．3 论文结构

第二章 巡航导弹动力学模型分析

2．1 地球大气模型

2．1．1 大气结构

2．1．2 标准大气

2．2 地球引力

2．3 常用坐标体系及坐标系间转换关系

2．3．1 常用坐标系

2．3．2 坐标系转换的一般方法

2．3．3 坐标系间的转换关系

2．4 导弹所受的力和力矩

2．4．1 导弹所受的空气动力

2．4．2 导弹所受的空气动力矩

2．4．3 导弹所受的其他力与力矩

2．5 导弹运动方程组

2．5．1 建立导弹运动方程组用到的理论力学基础

2．5．2 导弹运动建模前提条件

2．5．3 空间中任一刚体的一般运动方程

2．5．4 建立导弹运动方程组

2．6 本章小结

第三章 海洋气象环境扰动条件下的导弹运动方程

3．1 大气风扰动

3．1．1 大气风的工程化模型

3．1．2 大气风模型加入导弹动力学模型

3．2 风扰动条件下导弹运动方程

3．2．1 风扰动条件下导弹坐标系变换关系

3．2．2 大气风影响下导弹的运动方程

3．3 海浪扰动

3．3．1 海浪频谱

3．3．2 海上阵风

3．3．3 海浪及海上阵风模拟仿真模型

3．3．4 海洋环境扰动加入导弹仿真系统

3．4 本章小结

第四章 导弹稳定控制系统分析与设计

4．1 导弹制导控制系统总体框图

4．2 导引系统

4．2．1 导引系统简介

4．2．2 飞行方案简介

4．2．3 导引律简介

4．3 导弹稳定控制系统分析

4．3．1 稳定控制系统简介

4．3．2 导弹稳定控制系统分析

4．3．3 弹体传递函数

4．3．4 弹体传递函数参数在各特征点处的值

4．4 导弹稳定控制系统纵向回路设计

4．5 俯仰角控制回路设计

4．5．1 俯仰角控制回路

4．5．2 舵回路设计

4．5．3 角速率回路设计

4．5．4 俯仰角回路设计

4．5．5 各特征点处控制器设计

4．6 过载控制回路设计

4．7 高度控制回路设计

4．8 滚动通道控制回路设计

4．9 本章小结

第五章 导弹仿真系统设计及海洋气象环境影响度分析

5．1 导弹非线性系统仿真设计流程

5．2 导弹全弹道控制系统

5．3 系统仿真模型

5．3．1 系统仿真模块图

5．3．2 仿真算法

5．3．3 系统仿真流程图

5．4 系统仿真实现及仿真结果

5．4．1 系统仿真实现

5．4．2 仿真案例

5．4．3 风扰动条件下仿真结果

5．4．4 海浪扰动条件下仿真结果

5．4．5 系统界面设计

5．5 海洋气象环境影响度分析

5．5．1 海洋气象环境影响度简介

5．5．2 海洋气象环境影响度求解方法

5．5．3 导弹各飞行段海洋气象环境影响度分析

5．5．4 海洋气象环境影响度仿真结果及分析

5．6 仿真系统设计中的一些技术细节

5．7 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

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