兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 1795-1808.doi: 10.12382/bgxb.2022.0081
收稿日期:
2022-02-13
上线日期:
2023-06-30
通讯作者:
基金资助:
Received:
2022-02-13
Online:
2023-06-30
摘要:
针对旋转弹采用捷联导引头和弹体追踪导引律时可能导致锥形运动失稳的问题,推导了捷联导引头在非旋转弹体坐标系下的动力学模型,建立了复数形式的弹体追踪制导控制系统数学模型;在不同弹体转速及阻尼回路增益情况下,分别考虑导引头响应延迟和陀螺标度因数误差,分析了上述制导控制系统的稳定性,并使用数值方法求得使其稳定的特征参数取值范围。研究结果表明:导引头延迟角越大,使系统稳定的制导回路增益上限越小;陀螺标度因数误差系数大于1时,使系统稳定的制导回路增益上限会变大,当陀螺标度因数误差系数小于1时,使系统稳定的制导回路增益稳定上限会变小。
宋金超, 赵良玉. 采用弹体追踪导引律的旋转弹锥形运动稳定性[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1795-1808.
SONG Jinchao, ZHAO Liangyu. Attitude Pursuit GuidanceLaw for Coning Motion Stability of Spinning Missiles[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(6): 1795-1808.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 | |
---|---|---|---|---|
CLα | 11.932 | CD | 0.507 | |
Cmα | -0.7504 | Cmδ | 0.2583 | |
Cmpa | -0.1848 | Cmq | 1.35 | |
Td/s | 0.003 | kd | 1 | |
Ts/s | 0.012 | μs | 0.5 | |
τ1/ s | 0.016 | ks | 1 | |
Ix/It | 0.0030 | V/(m·s-1) | 1200 | |
τ2/s | 0.007 | p/(rad·s-1) | 8π | |
l/m | 7.6 | S/m2 | 0.0707 | |
λt/(°) | 44.9 | a1 | 0.2125 | |
a2 | 0.2090 | b11 | -23.7524 | |
b21 | -0.2706 | b3 | 6.5933 |
表1 旋转弹参数表
Table 1 Parameters of spinning missile
参数 | 数值 | 参数 | 数值 | |
---|---|---|---|---|
CLα | 11.932 | CD | 0.507 | |
Cmα | -0.7504 | Cmδ | 0.2583 | |
Cmpa | -0.1848 | Cmq | 1.35 | |
Td/s | 0.003 | kd | 1 | |
Ts/s | 0.012 | μs | 0.5 | |
τ1/ s | 0.016 | ks | 1 | |
Ix/It | 0.0030 | V/(m·s-1) | 1200 | |
τ2/s | 0.007 | p/(rad·s-1) | 8π | |
l/m | 7.6 | S/m2 | 0.0707 | |
λt/(°) | 44.9 | a1 | 0.2125 | |
a2 | 0.2090 | b11 | -23.7524 | |
b21 | -0.2706 | b3 | 6.5933 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 0.9930 | 0.9959 | 1.0003 |
0.10 | 1.0430 | 1.0459 | 1.0503 |
0.20 | 1.1430 | 1.1459 | 1.1513 |
表2 无延迟角的制导回路增益下限
Table 2 Lower limit of the control and guidance loop gain without delay angle
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 0.9930 | 0.9959 | 1.0003 |
0.10 | 1.0430 | 1.0459 | 1.0503 |
0.20 | 1.1430 | 1.1459 | 1.1513 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 341.6 | 335.0 | 312.6 |
0.10 | 477.5 | 474.4 | 459.5 |
0.20 | 761.6 | 761.3 | 753.6 |
表3 λg=3°制导回路增益上限
Table 3 Upper limit of the loop gain with λg=3°
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 341.6 | 335.0 | 312.6 |
0.10 | 477.5 | 474.4 | 459.5 |
0.20 | 761.6 | 761.3 | 753.6 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 161.9 | 159.0 | 148.6 |
0.10 | 226.5 | 225.3 | 218.7 |
0.20 | 361.2 | 361.8 | 358.7 |
表4 λg=6°制导回路增益上限
Table 4 Upper limit of the loop gain with λg=6°
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 161.9 | 159.0 | 148.6 |
0.10 | 226.5 | 225.3 | 218.7 |
0.20 | 361.2 | 361.8 | 358.7 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 0.9970 | 0.9999 | 1.0043 |
0.10 | 1.0470 | 1.0499 | 1.0543 |
0.20 | 1.1470 | 1.1499 | 1.1553 |
表5 kf=1.004无延迟角的制导回路增益上限
Table 5 Upper limit of the loop gain at kf=1.004
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 0.9970 | 0.9999 | 1.0043 |
0.10 | 1.0470 | 1.0499 | 1.0543 |
0.20 | 1.1470 | 1.1499 | 1.1553 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 0.9890 | 0.9919 | 1.0963 |
0.10 | 1.0390 | 1.0419 | 1.0463 |
0.20 | 1.1390 | 1.1419 | 1.1473 |
表6 kf=0.996无延迟角的制导回路增益上限
Table 6 Upper limit of the loop gain at kf=0.996
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 0.9890 | 0.9919 | 1.0963 |
0.10 | 1.0390 | 1.0419 | 1.0463 |
0.20 | 1.1390 | 1.1419 | 1.1473 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 340.9 | 336.3 | 316.0 |
0.10 | 476.5 | 475.6 | 463.1 |
0.20 | 759.0 | 762.1 | 757.0 |
表7 kf=1.004,λg=3°制导回路增益上限
Table 7 Upper limit of the loop gain with, kf=1.004,λg=3°
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 340.9 | 336.3 | 316.0 |
0.10 | 476.5 | 475.6 | 463.1 |
0.20 | 759.0 | 762.1 | 757.0 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 339.3 | 330.8 | 306.7 |
0.10 | 474.6 | 469.2 | 452.1 |
0.20 | 757.1 | 754.7 | 744.2 |
表8 kf=0.996、λg=3°制导回路增益上限
Table 8 Upper limit of the loop gain with kf=0.996,λg=3°
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 339.3 | 330.8 | 306.7 |
0.10 | 474.6 | 469.2 | 452.1 |
0.20 | 757.1 | 754.7 | 744.2 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 162.3 | 159.5 | 149.0 |
0.10 | 227.0 | 226.0 | 219.1 |
0.20 | 361.8 | 362.3 | 358.9 |
表9 kf=1.004、λg=6°制导回路增益上限
Table 9 Upper limit of the loop gain with kf=1.004,λg=6°
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 162.3 | 159.5 | 149.0 |
0.10 | 227.0 | 226.0 | 219.1 |
0.20 | 361.8 | 362.3 | 358.9 |
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 161.5 | 158.6 | 147.9 |
0.10 | 226.0 | 224.9 | 218.1 |
0.20 | 360.8 | 361.5 | 358.0 |
表10 kf=0.996、λg=6°制导回路增益上限
Table 10 Upper limit of the loop gain with kf=0.996,λg=6°
kω | /(π rad·s-1) | ||
---|---|---|---|
4 | 8 | 12 | |
0.05 | 161.5 | 158.6 | 147.9 |
0.10 | 226.0 | 224.9 | 218.1 |
0.20 | 360.8 | 361.5 | 358.0 |
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