捷联惯导系统的误差角关系与推导

通过平台误差角与姿态误差角物理定义不同,以相关公式推导出二者的转换关系矩阵.直接用平台误差角近似代替载体的姿态误差角会带来很大数学偏差.而在用到姿态误差角时,只要把平台误差角通过相应公式进行预处理便可轻易消除该不必要误差,使得误差状态估算更加精确.     

捷联惯导系统中四元素法求解姿态角仿真模拟

在捷联惯导系统中,姿态矩阵的四元素微分方程求解一般采用四阶龙格-库塔法,从运算精度与速度上考虑,提出了另一种有效的四阶泰勒展开法。并在典型圆锥运动环境下,对两种算法进行了姿态角误差仿真。通过仿真分析,四阶泰勒展开法的计算精度比四阶龙格-库塔法高出1~2个数量级,为改进捷联惯导系统姿态算法提供了理论参考依据。     

一种新的捷联惯导系统对准方法

针对舰载鱼雷捷联惯导系统的初始对准问题,提出了一种新的动基座快速传递对准方案——贯序传递对准方案。该方案采用＂先角速度匹配,后速度＋姿态匹配＂的方法,在基座角运动不明显时,使失准角快速收敛。运用卡尔曼滤波算法,对这一传递对准方法与速度＋姿态传递对准方案进行了仿真比较,研究结果表明,贯序传递对准方案具有更快的估计收敛速度,适用性更强。     

一种改进的捷联惯导系统姿态算法

在应用旋转矢量的捷联惯导系统姿态解算中,陀螺采样频率一定的情况下,要提高圆锥误差的补偿精度,除了利用当前姿态更新周期内的陀螺输出,还应利用前面周期的陀螺输出。通过分析,提出了一种利用前M个周期输出的N子样圆锥误差补偿算法的通用形式。这种补偿算法的系数可由矩阵的简单计算获得,无需繁琐推导。最后,通过理论推导和仿真验证,该算法在不增加子样数的基础上能有效提高圆锥误差的补偿精度。     

角速率输入下的姿态算法设计

传统的捷联惯导姿态算法以陀螺角增量输入为基础,但是有许多陀螺输出为角速率,若由角速率提取角增量则会带来很大的算法误差。为此,设计了一种仅使用角速率做输入的旋转矢量算法,并给出了圆锥误差表达式。仿真表明。算法具有较高精度,可显著减少运算量,提高系统输出响应速度。     

基于Hermite插值的捷联惯导姿态解算算法

将Hermite插值定理用于某远程多用途导弹捷联惯性导航系统的姿态解算 ,解决了弹体高动态特性与相对较低的传感器采样频率之间的矛盾 .对仿真结果进行了分析 ,为远程多用途导弹采用捷联惯导方案获取弹体信息并进行制导提供了可能性 .     

一种捷联惯导系统的陀螺在线标定方法

提出一种捷联惯导系统的陀螺零偏在线标定方法。在静止条件下采集惯导系统在两个近似水平位置输出的速度信息和方位信息,利用扩张状态观测器提取惯导系统速度误差的微分信息,通过算法估计陀螺零偏。仿真结果表明:该方法可行且标定精度能够满足捷联惯导的要求。实物验证表明:该方法实现简单,可有效估计陀螺零偏,提高惯导系统导航精度,为工程应用带来较大便利。     

一种高速旋转弹弹体磁场干扰的在线修正方法

滚转角的准确测量是受控高速旋转弹进行精确制导与控制的前提。然而,基于磁传感器的弹载地磁测姿方法因受到弹体磁场的干扰,会影响磁传感器测量的准确性。针对该问题,提出一种弹体磁场干扰在线修正方法,根据高速旋转弹飞行过程中可能受到的磁场干扰,建立磁场误差模型,通过旋转弹飞行规律约束,对磁传感器测量得到的磁场值进行实时修正补偿。通过半物理仿真试验验证,该方法可以有效降低测量误差,提高弹体滚转角估计精度。通过三轴飞行转台测量对该方法进行了验证,地磁测姿滚转角精度可以提高6倍。该方法仅需三轴磁传感器即可完成修正,步骤简单,修正时间极短,实时性好,精度高。     

基于机载捷联惯导计算导弹初始姿态的算法

随着惯导技术的发展,机载主惯导逐渐用捷联惯导替代平台式惯导,由此带来了火控系统计算导弹姿态算法的变化。本文研究了惯性导航系统算法,总结出基于机载捷联主惯导的导弹姿态算法。通过仿真验证,该算法计算精度满足要求,可以用于空空导弹导航系统初始化。     

基于无源性的鱼雷非线性姿态系统滑模控制

将鱼雷纵向姿态系统的非线性模型转换为具有能量函数的广义哈密顿正则型（GHCT）,建立了控制律的设计方案。基于系统无源性分析方法设计了变结构滑模控制律,将切换函数作为输出,给出了新的滑模面设计条件,只需考虑在滑模面上的稳定性。该方法完全利用系统的非线性特性,通过无源性理论分析了滑模控制的可达性,而滑模控制能够提高鱼雷姿态系统的控制性能。仿真结果表明,实现了对鱼雷非线性姿态系统的滑模控制,且控制性能良好。     

轻型鱼雷发展趋势和关键技术研究

概括了世界轻型鱼雷发展现状和趋势，并基于未来海战对轻型鱼雷的要求，提出了发展轻型鱼雷的关健技术。     

基于智能PID的鱼雷控制算法探讨

鱼雷姿态控制是鱼雷自主推进控制的基础,而常规姿态PID控制方式存在响应慢、精度低、超调量高的缺点,对于鱼雷的稳定跟踪是不利的。本文引入智能PID控制的方式,设计了一种用于鱼雷姿态控制的PID控制器,该控制器综合了智能比例、积分分离和单神经元控制方法,实现了鱼雷姿态的智能控制。仿真研究表明,该算法简单且易于实现,响应快、超调量小并有较高的控制精度和较强的稳定性。     

轻型鱼雷被动自导问题分析及解决措施

针对轻型鱼雷实航试验中被动自导难以跟踪到目标,其功能未得到充分考核的问题,通过对实航中故障现象和性能参数进行分析比较,找出了问题产生的原因,即试验中的电干扰导致被动自导难以跟踪目标,幅度门非正常开启造成被动跟踪过程中丢失目标。经采取调整接收机相关参数、在发射机正负电源通路上增加电感以抑制雷内电干扰以及增加接收机被动幅度鉴别宽度等措施,解决了上述问题。试验结果表明,该措施可以满足被动自导功能及作用距离要求,同时改善了主动检测功能。     

鱼雷姿态系统的输出反馈变结构控制研究

对于含有非匹配不确定性及外部干扰的控制模型,通过状态变换,将原系统分为内部状态和切换变量两个子系统。选取适当的切换函数,利用不完全状态变量作为输出反馈,设计了变结构滑模控制律。运用Lyapunov稳定性定理证明了当模型含有非匹配不确定性,且具有外部干扰,输入矩阵也含有不确定性时,所设计的控制律保证了状态轨迹对于滑模面的可达性和滑模面的稳定性。通过对切换控制量的改进,消除了控制量的颤振。以基于小扰动原理化简后的某型鱼雷纵向姿态控制模型为例,仿真结果表明了设计方法的有效性。     

轻型鱼雷实航中航程和航速异常现象分析及解决措施

为了解决航程不足和航速阶跃式跳变问题,对轻型鱼雷在实航中出现的航速和航程异常现象进行了分析并绘制了故障树。综合动力、自导、供电等系统,从全雷供电切换、能量守恒和噪声分析以及全雷转矩平衡等方面入手,对现象的成因和过程进行了深入分析,并得出了航程偏短主要是由于配气阀座、体之间的燃气泄漏造成的以及电源切换是航速阶跃式跳变的原因结论,这些故障通过采取相应的措施能够得到解决。     

鱼雷航行终了漂浮姿态分析及工程计算方法

鱼雷实航试验中的安全回收与其航行终了的漂浮姿态密切相关,直接关系到试验的成败.分析了影响鱼雷航行终了漂浮过程和漂浮姿态的主要因素,给出了一种直观、简洁、实用的漂浮姿态工程计算方法,并通过了试验验证.验证结果表明,该方法正确、结果可信,能够方便有效地应用在鱼雷工程设计和实航试验中,并可为鱼雷总体结构布局、衡重参数匹配、试验回收方案设计等提供参考.该方法可推广应用于其他水下航行体的漂浮姿态计算.     

轻型反潜鱼雷最优垂直命中末弹道设计

在轻型反潜鱼雷最优垂直命中弹道设计中,基于庞特里亚金（Pontr）,agin）极小值原理解析求解得到的最优垂直命中导引律具有理论基础完备、形式简洁等优点,但因其推导过程进行了一系列简化处理,适用范围变窄,且控制系数不易获得,事实上难于直接应用。为此,本文提出了一种实用的鱼雷最优垂直命中末弹道的设计方法,即对上述导引律进行面向工程应用的二次优化设计,从而得到满足不同初始作战态势下的最优导引律。通过弹道数字仿真验证了该方法的可行性和可靠性。分析了末弹道优化系统的设计灵敏度,提出了合理的优化设计建议。     

基于广义功极小值原理的鱼雷最优控制问题

回顾并展望了最优控制理论和广义功极小值原理的应用与发展,针对线性系统与二次型性能指标泛函和非线性系统非二次型性能指标泛函的最优控制问题,提出了基于广义功极小值原理的最优控制的新方法,初步研究了鱼雷的姿态最优控制和最优制导问题,得出了最优解。与传统的最优控制方法比较,广义功方法可以解决高阶系统经常遇到的难以求解的两点边值问题,大大降低了计算量(约2~3个数量级)。     

UUV自航发射鱼雷过程仿真

无人水下航行器(UUV)外挂鱼雷具有重要的战术价值.由于UUV体积小、质量轻,自航发射鱼雷时运动状态会发生改变.为了定量分析这种变化以验证发射的可靠性,建立了UUV自航发射鱼雷的运动模型,根据此模型利用FLUENT对发射过程进行了仿真.仿真结果表明,UUV发射鱼雷时运动状态会发生一定的变化,但采用自航发射仍然具有可行性.同时得出鱼雷脱离发射导轨时的运动参数,为精确计算鱼雷的外弹道提供了依据.