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《南京理工大学》 2008年
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炮弹滑翔弹道设计与控制弹道特性研究

史金光  
【摘要】: 增程技术是弹箭技术重点发展方向之一,而滑翔增程是目前采用的较为有效的一种弹箭增程技术。本文围绕炮弹滑翔增程研究中遇到的一些基础理论和技术问题,对其滑翔弹道理论与设计方法等进行研究。 根据滑翔增程炮弹的外形特点,选择确定出能够计算不同舵面、尾翼(弹翼)和弹体形状及其相对位置下的气动力计算方法,该气动力计算方法不仅具有良好的计算精度和较快的计算速度,而且具有较好的通用性,能够适应不同炮弹外形变化的计算。建立了鸭式布局滑翔增程炮弹的气动外形优化数学模型,以滑翔飞行过程中全弹的升阻比为目标函数,以一些气动性能和结构参数等为约束条件,研究提出一种滑翔增程炮弹气动外形参数的优化设计方法。 根据滑翔增程炮弹的气动特性和运动特点,建立了其空间运动的六自由度数学模型;利用庞特里亚金((?))极小值原理建立了描述炮弹滑翔飞行的微分方程,证明了炮弹滑翔飞行过程中存在最优解,采用最优控制中的直接法对炮弹滑翔飞行控制参数的最优变化规律进行了优化设计;提出在工程上可以采用最大升阻比滑翔飞行直接弹道解法近似逼近最优滑翔弹道的设计方法。通过对滑翔增程炮弹的滑翔弹道进行数值计算,分析了影响炮弹滑翔弹道的主要因素及其区别于常规炮弹的一些弹道特性。 利用小扰动理论,对滑翔增程炮弹的刚体弹道微分方程组作了线性化处理,建立了弹体的传递函数。应用飞行力学中的传递函数分析法,对滑翔增程炮弹未扰动运动的静稳定性、纵向自由扰动运动的动稳定性和舵面阶跃偏转时弹体的操纵性进行了分析研究,结果表明该方法应用在滑翔增程炮弹滑翔飞行过程中弹体的动态特性分析中是可行的,能够直观明显地体现出滑翔增程炮弹在滑翔飞行过程中是否具有良好的抗干扰能力和快速响应控制信号的能力。 利用分数阶微积分理论设计出一种新的PID控制器——分数阶PI~λD~μ控制器,系统地分析了分数阶PI~λD~μ控制器的控制器参数(K_P、K_D、K_I、λ、μ)对系统性能的影响,提出了基于幅值裕度和相角裕度的参数整定方法。 研究了滑翔增程炮弹角稳定回路和高度控制回路的分数阶控制器设计方法,并对某滑翔增程炮弹算例分别进行了分数阶控制器和整数阶PID控制器设计,仿真结果表明该设计方法设计的分数阶控制器较PID控制器有其自身的特点。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TJ765

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【引证文献】
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2 王志刚;李伟;;滚转隔离结构制导火箭弹蒙特卡洛法仿真研究[J];计算机仿真;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 修观;非线性模型预测控制方法在滑翔弹道控制中的应用研究[D];南京理工大学;2011年
2 常思江;某鸭式布局防空制导炮弹的飞行弹道特性与控制方案研究[D];南京理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈三强;某大口径榴弹炮超远程弹关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
2 孙东阳;滑翔增程制导炮弹控制系统设计与分析[D];南京理工大学;2012年
3 竹建东;滑翔增程制导炮弹的分数阶控制器设计及其特性研究[D];南京理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张俊;刘军荣;江山;印新达;;新型光纤传感用角度调谐Fabry-Perot滤波器[J];半导体光电;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何嘉红;尚建昆;;热寒环境下反坦克导弹电子设备的防护[A];第五届电子产品防护技术研讨会论文集(续)[C];2006年
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4 王雷;朱熀秋;陈艳;;二自由度交流磁轴承参数自整定模糊PID控制器研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 王彬;张云生;熊新;王帅;;工业硬实时控制嵌入式软件设计中的时间触发构架(TTA)机制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 董云云;王中华;冯志全;程金;;吊车-双摆系统的增量式滑模控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 宋绍剑;李劲芝;林小峰;;基于执行依赖启发式动态规划的三容水槽液位控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 杨树兴;闫晓勇;熊芬芬;;炮兵火箭弹的发展趋势及相关控制问题[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 杨宝庆;毕永涛;姚郁;金晶;;基于预测控制的直接侧向力气动力复合控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 孙明玮;焦纲领;杨瑞光;陈增强;;自抗扰控制在飞行器控制与制导上的应用与分析——不同时间尺度问题的摸索[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李鑫;基于CMAC的多驱动系统协调控制[D];合肥工业大学;2010年
3 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
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7 杨涛;面向空间任务的追踪理论与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
9 张洪阳;永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现[D];沈阳工业大学;2011年
10 袁东辉;蚁群算法在飞行模拟器平台中若干应用问题的研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
2 马秋环;太阳能辅助热泵多功能复合机的电气化改进及其控制[D];山东科技大学;2010年
3 张永臣;基于ARM的SVG型低压无功补偿控制器的研究[D];山东科技大学;2010年
4 杨列坤;基于运动控制的虚拟样机技术的研究[D];山东科技大学;2010年
5 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱颀;碘化锌溶液浓缩装置的设计[D];长春理工大学;2010年
9 满丽丽;基于分数阶比例积分控制器的伺服系统校正方法研究及仿真[D];长春理工大学;2010年
10 李志欣;智能轮式移动机器人的控制系统设计[D];辽宁师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钟伟红;关宏伟;;基于单纯形法的PID参数优化设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年03期
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5 史金光;王中原;易文俊;王枫;;滑翔增程弹弹道特性分析[J];兵工学报;2006年02期
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7 徐劲祥;;弹道修正弹六自由度弹道仿真研究[J];兵工学报;2007年04期
8 史金光;王中原;曹小兵;张冰凌;;滑翔增程弹箭滑控段弹体运动模式对增程效率的影响[J];兵工学报;2007年06期
9 汪小娜;尚安利;王向军;;二阶滑模控制算法在滑翔增程弹中的应用研究[J];兵工学报;2010年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 钱建平;底排—火箭复合增程弹总体理论及其应用研究[D];南京理工大学;2002年
2 姚奎;分形函数与分数阶微积分:构造性方法的应用[D];浙江大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛致磊;激光驾束制导反坦克导弹控制系统设计与仿真[D];西北工业大学;2003年
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9 张兵;某型迫弹控制系统设计与仿真[D];南京理工大学;2006年
10 徐伊岑;滑翔增程弹飞行控制及电动舵机性能分析[D];南京理工大学;2006年
【二级引证文献】
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1 王瑞萍;基于分数阶控制器的永磁同步电动机速度控制研究[D];华南理工大学;2012年
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1 孙其振;风力发电系统的分数阶控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 竹建东;滑翔增程制导炮弹的分数阶控制器设计及其特性研究[D];南京理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁松滨,王中原;弹丸滑翔弹道的能量法研究[J];兵工学报;2002年01期
2 史金光;王中原;易文俊;王枫;;滑翔增程弹弹道特性分析[J];兵工学报;2006年02期
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1 姚奎;分形函数与分数阶微积分:构造性方法的应用[D];浙江大学;2003年
【相似文献】
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2 张邦楚,李臣明,韩子鹏,王少锋,王卫华;分数阶微积分及其在飞行控制系统中的应用[J];上海航天;2005年03期
3 钟其水;李辉;;永磁同步电机分数阶微积分控制方法研究[J];电子科技大学学报;2011年02期
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8 胡军;曾爱军;封俊;;挠盘式移栽机的优化设计与研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
9 王淑娟;康磊;翟国富;;电磁超声换能器优化设计综述[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
10 葛艳新;张生瑞;;交叉口定时信号配时优化设计方法[A];2007第三届中国智能交通年会论文集[C];2007年
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4 冯超 苏伊楠;东宁收缴5枚侵华日军遗留炮弹[N];黑龙江日报;2010年
5 陈菲;光影可堪比刀剑[N];新华每日电讯;2005年
6 路庆和;高科技炮弹家族[N];科技日报;2000年
7 本报通讯员 夏年泽 张德奎;靶场作证[N];光明日报;2004年
8 路庆和;高科技炮弹家族[N];中国质量报;2002年
9 记者 武玉珍;销毁废弃炮弹[N];甘肃法制报;2005年
10 阎江华 刘建伟;捡炮弹皮:别让生命承受如此之险[N];中国国防报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 史金光;炮弹滑翔弹道设计与控制弹道特性研究[D];南京理工大学;2008年
2 曹小兵;脉冲末修迫弹弹道特性分析与控制方案设计[D];南京理工大学;2012年
3 张邦楚;基于分数阶微积分的飞航式导弹控制系统设计方法研究[D];南京理工大学;2005年
4 姚奎;分形函数与分数阶微积分:构造性方法的应用[D];浙江大学;2003年
5 周杰;炮弹弹体毛坯精密热成形数值模拟仿真与试验研究[D];重庆大学;2003年
6 唐本峰;脉冲电晕法烟气脱硫自动测控系统的研究[D];大连理工大学;2000年
7 苏超;基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的研究与应用[D];河海大学;2005年
8 何学明;超精密气浮定位工作台的动力学研究[D];华中科技大学;2007年
9 江桂云;基于液压伺服控制的动静压轴承设计理论研究[D];重庆大学;2009年
10 徐骏;“背包式”反应精馏优化理论和应用研究[D];南京工业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严慧;分数阶PI~λD~μ控制器的设计及数字实现[D];南京航空航天大学;2007年
2 丁志杰;炮弹滑翔飞行的弹道特性与舵偏规律研究[D];南京理工大学;2008年
3 吴昊天;电磁轴承PID控制器的参数分析及鲁棒控制器设计[D];西北工业大学;2003年
4 陈寒;细胞体外定量缺氧培养实验测控系统的研制[D];四川大学;2005年
5 张凤;高海况救助设备系统电液控制技术研究[D];同济大学;2006年
6 尹振红;PID控制器稳定性分析及其在恒温控制器中的应用[D];吉林大学;2007年
7 张军涛;人工鱼群算法及其在热工过程控制中的应用[D];华北电力大学(北京);2008年
8 丁寅磊;基于遗传算法的PID控制器参数优化研究[D];华北电力大学(河北);2009年
9 钟险峰;自行火炮供药机控制及开闩机构的动力学分析[D];南京理工大学;2004年
10 曾军;神经网络PID控制器的研究及仿真[D];湖南大学;2004年
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