基于MATLAB/SIMULINK的导弹六自由度仿真 (3)
大学的邬文娟等人[8]
，介绍空空和空地导弹仿真结果检验的特点、难点、主要方
法及发展趋势，对空空和空地导弹仿真结果检验技术进行研究。国防科技大学的金华等人[9]
，用CFD 方法计算了旋转导弹在不同转速、攻角、侧滑角和马赫数下
的气动系数，并建立了旋转导弹的吹冰自由度弹道仿真的方框图模型，仿真过程中
的气动系数利用已计算得到的系数表经四文插值获得，最后给出了静止大气和风
场中的弹道仿真结果。美国雷神公司的首级高级系统工程师 Terril N.Hurst 等人[10]
，介绍了一种用于集成 6 自由度（6DOF）导弹仿真的 genSim 统计实验设计
方法（SDM）；Thomas R.McCarthy 等人[11]
，则在 genSim 仿真实验基础上，设计
了一个通用的仿真框架为基础的导弹 6自由度仿真。
目前国内外这类问题研究主要存在下列三个问题：其一是模型被简化。从众
多文献资料看来，大都是把控制系统简化为一阶、二阶或三阶等根模型来推导制
导规律，并据此模型进行仿真计算；其二是把导弹的吹冰自由度空间运动状态简化
为平面运动状态进行仿真研究，以这种把导弹运动限制在平面范围内进行仿真计
算是有局限性的；其三是在全弹道数字仿真中仅选取几个特征点参数来代表全弹
道的气动力参数，这些参数要表征全弹道动态过程是比较片面的，因而仿真结论
的可信度是比较差的。为了解决这些问题，本文对导弹吹冰自由度建模与仿真进行
了深入的研究。
1.3 本文主要研究内容
根据毕业设计要求，论文的主要结构如下：
第一章为论文的绪论部分。主要综述了本次毕业设计所研究的背景、意义，
并根据国内外对导弹吹冰自由度仿真方面的研究现状，简述了论文研究的主要内容
及相应的研究方法。
第二章介绍了建立导弹方程组相关的基础知识。首先简述了导弹飞行力学中
常用坐标系，分析了作用在导弹上的力与力矩，为后续章节中方程组的建立以及
仿真做准备。
第三章建立了导弹吹冰自由度空间运动数学模型。根据经典力学理论，把导弹
在空间中的运动，分解为刚体质心的平移运动以及绕质心的转动运动，最终建立
了吹冰自由度刚体数学模型。
第四章对导弹制导控制系统展开全面的讨论。从导弹制导控制系统的功能、
组成以及原理入手，对制导控制系统的各部分——导引系统、控制系统以及舵机
系统进行分析，并分别针对各部分建立仿真模型。
第五章阐述了导弹吹冰自由度仿真平台的搭建方法；然后根据示例对导弹攻击
目标的全弹道过程进行仿真，并获得相关的仿真结果；最后对示例的仿真结果予
以分析。
最后为论文的总结部分，对本次概括性的总结。
2 常用坐标系以及作用在导弹上的力与力矩
完整描述导弹在空间中的运动以及制导系统中各元件工作过程的数学模型
是相当复杂的。建立导弹运动方程组以经典力学为基础，涉及到变质量力学、空
气动力学、推力等各个方面内容[12]
。为了便于在后续章节中，建立导弹的吹冰自由
度模型，在本章将对导弹飞行力学中常用坐标系以及作用在导弹的力与力矩进行
介绍。
2.1 常用坐标系和坐标系间转换
坐标系是为描述导弹位置和运动规律而选取的参考基准。导弹是在某个空间
力系的约束下飞行，为建立描述导弹在空间运动的标量方程。为此，常常需要定
义一些坐标系（如弹体坐标系、速度坐标系等），并建立各坐标系之间相互关系
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