一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法技术

技术编号:18444101 阅读:37 留言:0更新日期:2018-07-14 10:03
一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,程序指令γc与弹体滚转角γ在第一比较点(4)中比较后得到弹体滚转角偏差e;弹体滚转角偏差e经过PI控制器(5)后进入限幅器(6),经过限幅器(6)输出第一控制信号UPI;第一控制信号UPI和经阻尼反馈环节(7)后的第二控制信号UKw共同输入第二比较点(8)中求和;第二比较点(8)求和即为控制执行机构(9)的输入指令;执行机构(9)用于控制弹体绕纵轴滚转,产生滚转角速度ωx;弹体的滚转角速度ωx一方面经阻尼反馈环节(7)后输出第二控制信号UKw给第二比较点(8),另一方面弹体的滚转角速度ωx经积分器(11)后得到弹体滚转角γ给第一比较点(4)。

Upside down roll control method for air to ground guided weapons

An air to ground guidance weapon upside down control method, program instruction gamma C and body roll angle gamma after comparison of the first comparison point (4) to get the body roll angle deviation E; projectile roll angle deviation e after PI controller (5) into the limiter (6), through the limiter (6) output first control signal UPI; the first control signal UPI and drag. The second control signal UKw after the Ni feedback link (7) is in the sum of the common input second comparison point (8); the second comparison point (8) summation is the input instruction of the control actuator (9); the actuator (9) is used to control the rolling of the projectile around the longitudinal axis and produces the roll angular velocity Omega X; the roll angular velocity Omega X of the projectile is after the damping feedback link (7). The output second control signal UKw gives second comparison point (8), on the other hand the roll angular velocity Omega X of the projectile gets the roll angle of the projectile after the integrator (11) to the first comparison point (4).

【技术实现步骤摘要】
一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法
本专利技术涉及一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,属于制导武器姿态控制领域。
技术介绍
通常空对地制导武器弹体均正挂于挂架下,制导武器弹体脱离载机后,即可进行正常的三通道制导控制。但在某些情况下,制导武器弹体仅能选择倒挂投弹方式时,制导武器弹体脱离载机后无法按照正常的制导控制程序进行控制,必须先解决制导武器从倒挂到其正常飞行(弹体法向朝上)这段期间所面临的弹体翻滚问题;同时解决上述制导武器从倒挂到其正常飞行(弹体法向朝上)所面临的弹体翻滚问题过程中,一方面需要缩短翻滚过程的时间,为制导武器后续制导控制预留足够的时间,另一方面需要保持制导武器在翻滚过程中的稳定性,避免造成姿态失稳。目前,该技术问题在相关
内无公开控制方案介绍。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,采用二回路反馈控制,使翻滚控制更为平滑、可靠、快速,应用本专利技术方法可使空地制导武器倒挂于载机挂架下,解决某些情况下不能正挂的问题。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现:一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,程序指令γc与弹体滚转角γ在第一比较点中比较后得到弹体滚转角偏差e;弹体滚转角偏差e经过PI控制器后进入限幅器,经过限幅器限幅输出第一控制信号UPI;第一控制信号UPI和经阻尼反馈环节后的第二控制信号UKw共同输入第二比较点中求和;第二比较点求和即为执行机构的输入指令;执行机构用于控制弹体绕纵轴滚转,产生滚转角速度ωx;弹体的滚转角速度ωx一方面经阻尼反馈环节后输出第二控制信号UKw给第二比较点,另一方面弹体的滚转角速度ωx经积分器后得到弹体滚转角γ给第一比较点。上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,所述阻尼反馈环节的阻尼系数Kω为式中Tm为被控对象时间常数,Km为被控对象增益。上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,所述限幅器Umax限幅幅值为Umax=-Kωωxmax式中ωxmax为滚转最大角速率的限幅值。上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,所述经过阻尼反馈环节后,阻尼回路的闭环传递函数为式中s=σ+jω为复数(拉普拉斯算子)。上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,所述第二比较点、执行机构、被控对象和阻尼反馈环节组成空对地制导武器倒挂翻滚控制方法的内回路。上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,所述第一比较点、PI控制器、限幅器、阻尼反馈环节、第二比较点、执行机构、被控对象和积分器组成空对地制导武器倒挂翻滚控制方法的外回路。上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,包括如下步骤:步骤一、空对地制导武器倒挂于载机挂架下,弹体法向朝下;步骤二、弹机分离后,经无控段后进入翻滚控制段,无控段滚转舵偏为零;步骤三、程序指令γc与弹体滚转角γ在第一比较点中比较后得到弹体滚转角偏差e;弹体滚转角偏差e经过PI控制器后进入限幅器,经过限幅器限幅输出第一控制信号UPI;第一控制信号UPI和经阻尼反馈环节后的第二控制信号UKw共同输入第二比较点中求和;第二比较点求和后输出第三控制信号控制执行机构;执行机构用于控制弹体绕纵轴滚转,产生滚转角速度ωx;弹体的滚转角速度ωx一方面经阻尼反馈环节后输出第二控制信号UKw给第二比较点,另一方面弹体的滚转角速度ωx经积分器后得到弹体滚转角γ给第一比较点。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果:(1)本专利技术采用二回路反馈控制,能够有效控制制导武器脱离载机后的弹体翻滚,翻滚过程的时间较短,翻滚过程中的稳定性强,该方面已经通过理论分析、半实物仿真试验和投弹试验验证;(2)本专利技术中阻尼回路中反馈系数确定方法理论依据充分,方法简单可靠,且经过充分的理论和试验验证其可行性;(3)本专利技术中限幅值的确定方法经过合理的简化推理,且经过充分的试验验证其可行性。附图说明图1为本专利技术中空对地制导武器正挂和倒挂于载机挂架下及其弹机分离后一段时间内的飞行过程示意图;图2为本专利技术中空对地制导武器翻滚控制方法程序运行时序图;图3为本专利技术翻滚控制段的翻滚控制原理框图;图4为本专利技术仿真试验中翻滚指令及弹体滚转角随时间变化情况图;图5为本专利技术仿真试验中弹体滚转角速度随时间变化情况图;图6为本专利技术投弹试验中翻滚指令及弹体滚转角随时间变化情况图;图7为本专利技术投弹试验弹体滚转角速度随时间变化情况图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。图1为本专利技术中空对地制导武器正挂和倒挂于载机挂架下及其弹机分离后一段时间内的飞行过程示意图;即空对地制导武器挂于载机挂架下有如下两种可能情况:第一种情况:弹体1正挂于载机挂架下,弹机分离后,弹体进入正飞状态;第二种情况:弹体1倒挂于载机挂架下,弹机分离后,弹体经过翻滚控制进入正飞状态。本专利技术所述的空对地制导武器倒挂翻滚控制方法针对情第二种情况。图2为本专利技术中空对地制导武器翻滚控制方法程序运行时序图,在弹机分时刻后,制导武器的飞行状态先处于无控段,此时滚转舵偏指令为零;然后到达启控点后,弹体即进入翻滚控制段;通过翻滚控制端后,弹体进入其他阶段直到制导武器击中目标。图3为本专利技术翻滚控制段的翻滚控制原理图,程序指令γc与弹体滚转角γ在第一比较点4中比较后得到弹体滚转角偏差e;弹体滚转角偏差e经过PI控制器5后进入限幅器6,限幅器6限幅输出第一控制信号UPI;第一控制信号UPI和经阻尼反馈环节7后的第二控制信号UKw共同输入第二比较点8中求和;第二比较点8求和即为执行机构9的输入指令;执行机构9用于控制弹体的滚转姿态角发生偏转,产生滚转角速度ωx;弹体将滚转角速度ωx一方面经阻尼反馈环节7后输出第二控制信号UKw给第二比较点8,另一方面弹体将滚转角速度ωx经积分器11后得到弹体滚转角γ给第一比较点4。通过上述翻滚控制原理控制弹体从启控点时刻的滚转角翻滚至0°,即弹机分离后完成从倒挂状态到正飞状态的过程。阻尼反馈环节7的作用是一方面改善被控对象10的特性,提高被控对象10的抗干扰能力;另一方面限制滚转角速度的最大值不超过ωxmax的设计值,本实施例中滚转最大角速率的限幅值ωxmax的设计值取值为120°/s。阻尼反馈环节7的滚转阻尼系数Kω为式中Tm为被控对象时间常数,Km为被控对象增益。为了分析方便,给出各环节数学模型,执行机构9的传递函数为被控对象10的传递函数为经过阻尼反馈环节7后,阻尼回路的闭环传递函数为:式中为的拉普拉斯变换,s=σ+jω为复数(拉普拉斯算子)。其中,经内回路反馈后的广义被控对象的时间常数为为了提高被控对象10的特性,本实施例中取值为0.1左右,至此即可求取阻尼反馈系数Kω。限幅器6的取值取决于最大滚转角速率的值和阻尼回路反馈系数的值,该量与阻尼回路共同保证弹体滚转角速率小于设计值,限幅器6的取值为:Umax=-Kωωxmax式(1)中Km·Kω>>1,Km>>Tm,那么式(1)可简化为:上式可得三个量间的关系,如果要求弹体的滚转角速率不超过滚转最大角速率的限幅值ωxmax,便可以求取Umax的值。应用上述空对地制导武器倒挂翻滚控制方法可以控制弹体从倒挂状态平稳翻滚至滚转姿态角为零的位置。本专利技术包含两个反馈回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,其特征在于:程序指令γc与弹体滚转角γ在第一比较点(4)中比较后得到弹体滚转角偏差e;弹体滚转角偏差e经过PI控制器(5)后进入限幅器(6),经过限幅器(6)输出第一控制信号UPI;第一控制信号UPI和经阻尼反馈环节(7)后的第二控制信号UKw共同输入第二比较点(8)中求和;第二比较点(8)求和即为控制执行机构(9)的输入指令;执行机构(9)用于控制弹体绕纵轴滚转,产生滚转角速度ωx;弹体的滚转角速度ωx一方面经阻尼反馈环节(7)后输出第二控制信号UKw给第二比较点(8),另一方面弹体的滚转角速度ωx经积分器(11)后得到弹体滚转角γ给第一比较点(4)。

【技术特征摘要】
1.一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,其特征在于:程序指令γc与弹体滚转角γ在第一比较点(4)中比较后得到弹体滚转角偏差e;弹体滚转角偏差e经过PI控制器(5)后进入限幅器(6),经过限幅器(6)输出第一控制信号UPI;第一控制信号UPI和经阻尼反馈环节(7)后的第二控制信号UKw共同输入第二比较点(8)中求和;第二比较点(8)求和即为控制执行机构(9)的输入指令;执行机构(9)用于控制弹体绕纵轴滚转,产生滚转角速度ωx;弹体的滚转角速度ωx一方面经阻尼反馈环节(7)后输出第二控制信号UKw给第二比较点(8),另一方面弹体的滚转角速度ωx经积分器(11)后得到弹体滚转角γ给第一比较点(4)。2.根据权利要求1所述的一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,其特征在于:所述阻尼反馈环节(7)的阻尼系数Kω为式中Tm为被控对象时间常数,Km为被控对象增益。3.根据权利要求2所述的一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,其特征在于:所述限幅器(6)限幅幅值Umax为Umax=-Kωωxmax式中,ωxmax为滚转最大角速率的限幅值。4.根据权利要求2所述的一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,其特征在于:所述经过阻尼反馈环节(7)后,阻尼回路的闭环传递函数为式中s为复数。5.根据权利要求1所述的一种空对地制导武器倒挂翻滚控制方法,其特征在于:所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:魏丽霞刘志高王明光陈东生乔永强宋金来郑天明
申请(专利权)人:北京航天飞腾装备技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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