导弹制导系统快速原型研究

摘要

快速控制原型(Rapid Control Prototyping，RCP)，是指在产品开发的初期，将工程师开发的算法下载到计算机硬件平台中，通过实际I/O与被控对象实物连接，用实时仿真机来模拟控制器与实物相连进行实时仿真，检测与实物相连时控制算法的性能，并在控制算法不理想的情况下可以进行快速反复设计以找到理想的控制方案；在确定控制方案后，通过代码的自动生成及下载到硬件系统上，形成最终的控制器产品。 快速控制原型允许在设计的初期就可进行与硬件相连的实时仿真，并能够快速迭代设计和代码自动生成下载，具有短时间、低成本、并行设计的优点，广泛应用于控制器产品开发、RCP原型系统闭环仿真和RCP原型系统测试等领域。 本文根据导弹制导系统的特点、需求和存在的不足，将RCP技术应用于导弹制导系统的研发过程。论文研究的主要内容包括： 1)深入研究RCP概念、内涵、意义及国内外发展情况，介绍控制系统丌发的V形开发模式和一体化丌发等概念； 2)根据V形丌发模式和一体化开发，设计RCP系统总体方案，涉及从产品设计到实现的全过程，并完成详细功能设计和原型设计方案，这是本文研究的主要方面； 3)研究了实现功能设计和原型设计方案的关键技术，包括应用于功能设计阶段的模型转换，应用于原型设计阶段的QNX下设备驱动和RT-LAB功能扩展等，这是本文研究的关键，也是创新工作之一； 4)建立RCP系统仿真模型，包括动力学、运动学等Skyfly模型，制导系统Simulink模型； 5)根据方案设计、关键技术研究和RCP系统仿真模型，进行RCP系统集成，分别实现Skyfly导弹仿真系统，Skyfly+Simulink导弹仿真系统和Skyfly+RT-LAB导弹仿真系统三个仿真系统的仿真任务，仿真结果比较表明，本文实现的RCP系统是可行和可靠的，并具有高度的灵活性、扩展性和快速性，具有广泛的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1 导弹制导系统

1.2飞行仿真技术

1.3快速原型技术

1.3.1 快速原型制造技术

1.3.2 快速控制原型技术

1.4研究的背景与意义

1.5 本文的主要工作

第2章RCP系统总体方案设计

2.1 建模与仿真平台

2.1.1 实时飞行仿真系统Skyfly

2.1.2 Matlab/Simulink/RTW

2.2 快速控制原型开发平台

2.2.1 dSPACE

2.2.2 QStudioRP

2.2.3 RT-LAB

2.2.4 选择标准

2.2.5 平台选择

2.3 实时网络平台

2.3.1 局域网LAN

2.3.2 英特网INTERNET

2.3.3 实时网RTNET

2.3.4 选择标准

2.3.5 平台选择

2.4物理和测试设备

2.5总体方案

2.6本章小结

第3章RCP系统研究方法和关键技术

3.1 V形开发模式

3.2一体化开发环境

3.3 RCP系统一体化开发

3.4功能设计方法和关键技术

3.4.1 转换准则

3.4.2 转换要求

3.4.3 模型转换系统MTS

3.4.4 转换模型集成

3.5 原型设计方法和关键技术

3.5.1 RT-LAB功能扩展

3.6本章小结

第4章导弹制导系统RCP建模

4.1 动力学与运动学模型

4.1.1 动力学方程

4.1.2 运动学方程

4.1.3 辅助方程

4.1.4 仿真模型

4.2 制导系统模型

4.2.1 导引系统模型

4.2.2 控制系统模型

4.3本章小结

第5章导弹制导系统RCP仿真

5.1Skyfly导弹仿真系统

5.2 Skyfly+Simulink导弹仿真系统

5.3 Skyfly+RT-LAB导弹仿真系统

5.3.1 Skyfly实时设置

5.3.2 RT-LAB实时设置

5.3.3 仿真结构

5.4 仿真结果对比

第6章结束语

致谢

参考文献

硕士期间发表论文情况

知识产权声明书及原创性声明