单兵制导火箭弹制导控制系统参数设计(2)
致谢 46
参考文献 47
1 绪论
1.1 课题背景
火箭武器是有力的地面武器，但散布大的非制导火箭弹在战斗纵深和打击距离增加的情况下，其缺点更加明显，制导火箭弹随即出现。制导火箭弹是在性能、系统结构等方面具备优良特点及功能的一种制导弹。制导火箭弹与非制导火箭弹相比较，明显的优势在于其有制导系统[1-3]。非制导火箭弹价格低廉，可以打击各种软目标和轻型装甲目标。但是，只能作为面杀伤武器，主要是无制导产生的命中精度低的缘故。不过，对制导火箭弹来说，在保持低成本优势的同时，对点目标的精确打击能力相当出色。
制导系统由控制系统和导引系统组成。作为制导系统的重要组成，控制系统的性能好坏，会对制导系统产生直接影响。不论是设计还是分析，控制系统能有较好的稳定性相当重要。只有这样的系统，进一步分析与研究其他问题才有意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 控制系统参数设计的有关研究
1.2.2 制导律的有关研究
1.2.3 单兵制导火箭弹的有关研究
1.3 本文主要工作
本文结合制导律和控制系统参数设计等方面的内容，对某型号的单兵火箭弹建立了弹道模型，并进行了仿真，设计了制导律和控制系统参数，校验了控制系统性能，对系统进行仿真和分析。本文的主要工作包括下面四个方面：
(1) 分析国内外研究现状
这部分内容主要对国内外有关制导律、控制系统参数设计以及单兵火箭弹的研究
现状进行了分析。
(2) 推导单兵制导火箭弹弹道模型
这部分内容首先对火箭弹的受力及力矩情况进行了分析，通过研究火箭弹质心运
动和绕质心的运动方程组，推导出了火箭弹三自由度弹道模型，并进行了仿真。
(3) 制导火箭弹制导律和控制系统参数设计
这部分内容首先使用比例导引法对制导律进行了设计，然后，对控制系统参数进
行了设计，并对控制系统性能进行了校验。
(4) 仿真结果分析
这部分内容主要通过制导律和控制系统参数对的设计结果，对系统进行了仿真
分析，验证了控制系统的可靠性和稳定性。
2 单兵制导火箭弹弹道模型
2.1 坐标系的定义及其转换
坐标系作为一种参考基准，它是用来描述火箭弹位置和运动规律的。为此，经常定义一些坐标系，并且建立这些坐标系之间相互关系的转换矩阵。坐标系的选取可以根据习惯和研究问题的方便而定，选取坐标系的原则是：既能清晰方便地描述火箭弹运动的方程形式；又要使描述火箭弹的运动正确有效。
2.1.1 坐标系的定义
（1）地面坐标系
地面坐标系 的坐标原点 通常选为弹道起点； 轴为射击平面和弹道起点的交线，当指向目标时为正； 轴在包含 轴的铅垂平面里，且向上为正； 轴按右手法则确定。
（2）惯性坐标系
惯性坐标系 的作用是为了研究火箭弹的惯性制导，它不仅原点不发生变动，而且没有转动。对于单兵火箭弹来说，由于飞行高度很低，故可以忽略地球自转以及地心绕太阳自转，并把地面看做平面，因此可以将它转化为地面坐标系 。