摘要
飞行控制系统是影响巡飞弹系统性能的关键因素之一，设计具有快速性、鲁棒性并且满足巡飞弹整体指标要求的控制系统是保证导弹稳定飞行的重要内容。论文建立了巡飞弹运动模型和控制模型，采用经典的控制理论设计了巡飞弹飞行控制系统，并通过数字仿真和半实物仿真实验验证了所设计的飞行控制系统的正确性和可靠性，为实际飞行试验提供了一定的参考。所开展的主要工作如下: (1)建立了巡飞弹弹道模型以及控制模型。本文首先建立了巡飞弹飞行控制系统研究中所需的常用坐标系，推导了各个坐标系之间的相互转换关系;进一步分析了作用在巡飞弹上的力与力矩，并且以此为基础建立了巡飞弹的动力学方程、运动学方程。在此基础上，结合巡飞弹质量变化以及对巡飞弹的操纵关系，结合本文研究对象，根据一定假设前提，建立了巡飞弹的运动模型。 (2)建立了巡飞弹飞行控制模型。分析了巡飞弹空中飞行受到的气动力和气动力矩，推导了巡飞弹绕质心运动的方程和绕质心转动的方程，建立了巡飞弹空中飞行的弹道模型。在此基础上详细地推导了巡飞弹的飞行控制模型，为飞行控制系统设计做好了充分的准备。基于工程应用的原则，在小角度、小扰动假设的基础上，对巡飞弹进行了合理的简化，对俯仰、偏航和滚转通道间的耦合作用进行了简单扼要的介绍和分析，给出了弹道上各个特征点处的动力学系数。 (3)设计了基于经典控制理论的巡飞弹控制系统。弹体在飞行程中，随着高度、速度以及攻角的变化，制导控制对象的固有参数都会因此发生变化，这就要求所设计的控制系统参数对这些变化有一定的适应性。论文采用经典的控制理论，针对弹道各个特征点设计了具有鲁棒性和快速性要求的自动驾驶仪。最后根据巡飞弹弹道仿真模型，进行数字仿真，并对仿真结果进行分析，为考核设计方案，整定完善设计参数，提高系统品质提供必要的参考。 (4)设计开发了双机弹道仿真以及半实物仿真试验系统。半实物仿真是工程领域内导弹制导控制系统设计中必不可少的关键环节，它是在数字仿真的基础上接入一些实物，将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程，在计算机上运行，因而更接近实际情况，能够进一步优化和完善制导控制系统。本文在纯数字仿真的基础上采用双机弹道仿真、半实物仿真的实验方法验证了控制系统的稳定性和可靠性。通过对弹体运动学方程特性的仿真建模、计算机软件和接口的设计，构建了半实物的仿真模型，并对巡飞弹制导精度和弹道性能的误差因素进行了分析和建模。 论文最后对全文进行了总结，并指出了进一步需要研究的问题。
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