兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2329-2341.doi: 10.12382/bgxb.2022.0417
收稿日期:
2022-05-19
上线日期:
2023-08-30
通讯作者:
基金资助:
LI Dongyang, CHANG Sijiang*(), WANG Zhongyuan
Received:
2022-05-19
Online:
2023-08-30
摘要:
为探索平方和规划方法在弹箭非线性吸引域估计中的应用,对计及高阶静力矩的无控尾翼弹平面角运动进行多项式化处理,并开展了非线性吸引域估计,通过构造李雅普诺夫函数并利用V-s迭代算法,得到了精度较高的吸引域估计;考虑法向力系数、俯仰力矩系数、赤道阻尼力矩系数以及马格努斯力矩系数的非线性,利用平方和优化得到脉冲末端修正迫弹空间角运动的非线性吸引域估计,由此获得脉冲参数(脉冲冲量和轴向作用位置)的有效组合范围,据此形成脉冲控制弹箭的参数设计方法。研究结果表明,利用平方和规划方法估计弹箭角运动的非线性吸引域,具有较高准确性,将估计结果用于弹箭参数设计是可行和有效的。
中图分类号:
李东阳, 常思江, 王中原. 弹箭角运动的非线性吸引域估计[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2329-2341.
LI Dongyang, CHANG Sijiang, WANG Zhongyuan. Nonlinear Region of Attraction Estimation for Projectile’s Angular Motion[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(8): 2329-2341.
气动阻尼项符号 组合 | 原点稳定性 | 极限环δ=2 稳定性 |
---|---|---|
H0<0,H2>0 | 不稳定平衡点 | 稳定极限环 |
H0>0,H2<0 | 稳定平衡点 | 不稳定极限环 |
H0<0,H2<0 | 不稳定平衡点 | 不存在极限环 |
H0>0,H2>0 | 稳定平衡点 | 不存在极限环 |
表1 系统稳定性分析
Table 1 System stability analysis
气动阻尼项符号 组合 | 原点稳定性 | 极限环δ=2 稳定性 |
---|---|---|
H0<0,H2>0 | 不稳定平衡点 | 稳定极限环 |
H0>0,H2<0 | 稳定平衡点 | 不稳定极限环 |
H0<0,H2<0 | 不稳定平衡点 | 不存在极限环 |
H0>0,H2>0 | 稳定平衡点 | 不存在极限环 |
参数 | 数值 |
---|---|
弹径/mm | 120 |
弹质量/kg | 13.585 |
弹长/m | 0.7049 |
重心位置(距弹底)/m | 0.4229 |
轴向转动惯量/(kg·m2) | 0.02335 |
横向转动惯量/(kg·m2) | 0.23187 |
表2 某120mm迫弹结构参数[10]
Table 2 Structure parameters of a 120mm mortar projectile[10]
参数 | 数值 |
---|---|
弹径/mm | 120 |
弹质量/kg | 13.585 |
弹长/m | 0.7049 |
重心位置(距弹底)/m | 0.4229 |
轴向转动惯量/(kg·m2) | 0.02335 |
横向转动惯量/(kg·m2) | 0.23187 |
时间/ s | 速度/ (m·s-1) | 马赫数 | 俯仰角/ (°) | 攻角/ (°) | 高度/ m |
---|---|---|---|---|---|
38.07 | 219.50 | 0.65 | -47.51 | 0.01 | 588.3 |
表3 弹道末段起始位置的弹道参数
Table 3 Ballistic parameters at the beginning of the terminal trajectory
时间/ s | 速度/ (m·s-1) | 马赫数 | 俯仰角/ (°) | 攻角/ (°) | 高度/ m |
---|---|---|---|---|---|
38.07 | 219.50 | 0.65 | -47.51 | 0.01 | 588.3 |
H | M | T | Rz | Ry |
---|---|---|---|---|
1.11×10-3 | 8.53×10-5 | 1.29×10-4 | 1.63×10-8 | 0 |
表4 弹道末段起始位置的角运动方程参数
Table 4 Parameters of angular motion function at the beginning of the terminal trajectory
H | M | T | Rz | Ry |
---|---|---|---|---|
1.11×10-3 | 8.53×10-5 | 1.29×10-4 | 1.63×10-8 | 0 |
吸引域水平集 | V2 | V4 |
---|---|---|
优化估计γ∩ | 0.3967 | 0.9002 |
γ∩式(47)计算值 | 0.3981 | |
优化估计γ∀ | 0.0676 | 0.8081 |
基于优化估计γ∩的γ∀计算值 | 0.0674 | |
γ∀式(47)计算值 | 0.0686 |
表5 吸引域半径计算结果
Table 5 Calculated radius of the region of attraction
吸引域水平集 | V2 | V4 |
---|---|---|
优化估计γ∩ | 0.3967 | 0.9002 |
γ∩式(47)计算值 | 0.3981 | |
优化估计γ∀ | 0.0676 | 0.8081 |
基于优化估计γ∩的γ∀计算值 | 0.0674 | |
γ∀式(47)计算值 | 0.0686 |
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