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导弹通用弹道模型建立及仿真验证

作　者: 鲁中华
导　师: 郭振云
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 通用弹道建模优化仿真可扩展标记语言(XML)
分类号: TJ013
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

为满足各种飞行任务的需要,导弹设计人员一方面着手设计各种新型飞行弹道,另一方面也在改进常规飞行弹道以逐步拓展导弹飞行弹道类型。如何在导弹总体设计阶段快速实现预想的飞行弹道,是设计人员迫切需要考虑的问题。要提高弹道设计与计算效率,就必须解决一套模型及计算软件只能匹配一种弹道类型的问题。导弹通用弹道模型的建立可以避免弹道仿真程序的重复编制,使研究人员把更多精力集中到自己更关心的设计领域,具有较强的实用价值。导弹性能在一定程度上取决于其飞行弹道,同一个导弹按不同的弹道飞行具有不同的性能。为了提高导弹的性能,给后续各阶段设计提供更加科学的指导,在导弹总体设计阶段,对飞行弹道进行优化设计非常必要。针对以上问题,本文研究主要集中在以下几个方面:1)借鉴国内外先进通用弹道建模思想,综合考虑不同弹道类型、不同飞行阶段的各种影响因素,使用可扩展标记语言(XML)构建弹道仿真配置文件,采用分段建模方法,建立导弹通用弹道模型。2)采用多种飞行程序设计方式,包括攻角/侧滑角方式、俯仰/偏航角方式以及过载方式等,数据输入也采用常值形式、数表形式及工程公式等多种输入方式,设计导弹通用GNC模型。3)设计多种弹道优化指标,并根据不同的优化指标,建立不同的目标函数供用户选择;采用分段优化及全弹道优化两种模式,通过提供多种优化变量及优化算法,建立导弹通用弹道优化模型。最后,结合仿真算例验证了通用弹道及优化模型的有效性及可靠性,并指出了模型的不足及改进方向。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-19
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-18
    1.2.1 国外研究现状  13-15
    1.2.2 国内研究现状  15-18
  1.3 论文研究内容  18-19
第二章常见弹道模型分析  19-30
  2.1 概述  19
  2.2 常见弹道模型分析  19-29
    2.2.1 弹道导弹飞行弹道  19-21
    2.2.2 助推滑翔弹道  21-23
    2.2.3 亚轨道飞行器飞行弹道  23-25
    2.2.4 巡航导弹飞行弹道  25-27
    2.2.5 各种机动飞行弹道  27-29
  2.3 小结  29-30
第三章通用弹道动力学模型建立  30-52
  3.1 概述  30
  3.2 通用弹道动力学模型建立  30-51
    3.2.1 常用坐标系及转换矩阵  30-32
    3.2.2 矢量形式动力学方程  32-33
    3.2.3 助推段动力学模型  33-42
    3.2.4 中段动力学模型  42-43
    3.2.5 末段动力学模型  43-45
    3.2.6 残骸飞行轨迹动力学模型  45-46
    3.2.7 偏差参数计算模型  46-51
    3.2.8 输出参数描述  51
  3.3 小结  51-52
第四章通用弹道优化模型建立及求解  52-67
  4.1 问题描述  52-53
  4.2 通用弹道优化模型建立  53-56
    4.2.1 助推段优化模型  53-54
    4.2.2 中段优化模型  54-55
    4.2.3 末段优化模型  55-56
    4.2.4 全程弹道优化模型  56
  4.3 弹道优化问题求解  56-66
    4.3.1 优化算法分类  56-57
    4.3.2 参数优化算法介绍  57-64
    4.3.3 各种优化算法比较  64-66
  4.4 小结  66-67
第五章通用软件设计与实现  67-73
  5.1 软件总体设计方案  67
  5.2 通用弹道仿真模型实现  67-69
  5.3 通用弹道优化模型实现  69-70
  5.4 XML 文件的编写与解析  70-72
    5.4.1 XML 文件的编写  70-71
    5.4.2 XML 文件的解析  71-72
  5.5 小结  72-73
第六章导弹通用弹道及优化模型验证及应用  73-92
  6.1 导弹通用弹道模型验证  73-80
    6.1.1 助推段弹道模型验证  73-75
    6.1.2 中段弹道模型验证  75-78
    6.1.3 末段弹道模型验证  78-80
  6.2 导弹通用弹道模型应用  80-85
    6.2.1 常规弹道仿真实现  80-83
    6.2.2 新型弹道设计与仿真实现  83-85
  6.3 通用弹道优化模型验证及应用  85-89
  6.4 通用弹道模型对新技术的适用性分析  89-90
  6.5 小结  90-92
第七章总结与展望  92-93
致谢  93-94
参考文献  94-97
作者在学期间取得的学术成果  97

导弹通用弹道模型建立及仿真验证

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