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基于MATLAB的武器外弹道仿真可视化技术研究

作　者: 张维
导　师: 郝秀平
学　校: 中北大学
专　业: 火炮、自动武器与弹药工程
关键词: MATLAB 外弹道系统仿真
分类号: TJ012.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
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内容摘要

随着计算机技术的快速发展,以计算机为主要平台的仿真技术被越来越多的运用到各个学科领域,计算机仿真技术作为分析、设计、运行、评价复杂系统的重要工具,已经被广泛应用到国防科技的发展当中。与此同时,为了适应现代战争的需要,外弹道学也在近几十年中得到迅猛发展,仿真技术也成为了研究弹箭外弹道的重要手段,为进一步研究提高非制导类型武器的精确打击能力提供了新方法。本文在MATLAB的Simulink平台上,结合系统仿真技术和外弹道学理论,首先从概念上出发系统地阐述了外弹道系统及其仿真技术的基本内容,为该系统的建模和仿真奠定了理论基础并指出了研究方法。其次,建立了外弹道质心运动系统仿真模型,通过实例验证了仿真模型。把刚体弹丸作为仿真对象,提出了弹丸外弹道六自由度运动数学模型并建立了其仿真模型；通过仿真实验,得到了某发射初始条件下弹丸飞行的轨迹和各角度变化曲线,与理论结果相比较后,证明仿真系统具有很高的可靠性。研究了不同类型多管武器外弹道的特点,建立了“金属风暴”高频阵列武器齐射时外弹道系统模型,分析了两发弹丸同时发射时流场对弹丸侧向运动的影响。在MATLAB的GUIDE环境下,建立外弹道系统仿真的图形用户界面,为外弹道仿真研究人员提供了一个可视化的人机交互平台。最后讨论了对仿真模型进行校验、验证和确认的目的,分析了在外弹道系统仿真过程中产生误差的主要原因；在仿真可信度概念的基础上,总结出了一种对外弹道仿真模型进行可信度评估的方法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 课题的目的和意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-14
    1.3.1 外弹道学发展现状  10-11
    1.3.2 仿真技术在军事领域的发展和应用  11-13
    1.3.3 弹道仿真可视化技术  13-14
  1.4 论文内容安排  14-15
2 外弹道系统仿真技术  15-19
  2.1 引言  15
  2.2 系统仿真技术  15-17
    2.2.1 系统仿真技术的概念  15-16
    2.2.2 外弹道仿真基本内容  16-17
  2.3 可视化基本概念  17-19
3 弹丸质心运动系统仿真  19-36
  3.1 引言  19
  3.2 坐标系及坐标变换  19-25
    3.2.1 几种常用坐标系  19-21
    3.2.2 坐标系及坐标变换  21-22
    3.2.3 不同坐标系转换矩阵  22-25
  3.3 弹丸质心运动系统仿真  25-34
    3.3.1 外弹道质心运动系统定义  25-26
    3.3.2 质心运动数学模型  26-28
    3.3.3 直角坐标系的质心运动系统仿真模型  28-34
  3.4 基于Simulink的外弹道系统仿真方法  34-36
4 外弹道六自由度刚体系统仿真  36-56
  4.1 引言  36
  4.2 弹丸所受的力和力矩  36-40
    4.2.1 弹丸上的作用力  36-37
    4.2.2 弹丸上的力矩  37-40
  4.3 弹丸六自由度数学模型  40-46
  4.4 弹丸六自由度刚体仿真模型的建立  46-49
  4.5 仿真模型的参数设置  49-50
  4.6 仿真结果及分析  50-56
5 多管武器外弹道仿真  56-69
  5.1 引言  56
  5.2 多管火箭弹  56-58
  5.3 金属风暴武器系统  58-66
    5.3.1 金属风暴武器系统简介  58-60
    5.3.2 数学模型  60-63
    5.3.3 仿真模型及仿真结果  63-66
  5.4 弹距对射击精度的影响  66-69
6 基于MATLAB的GUI可视化界面  69-76
  6.1 引言  69
  6.2 GUI简介  69-71
  6.3 外弹道仿真GUI可视化界面  71-76
7 外弹道系统仿真的可信度及模型的校验  76-79
  7.1 引言  76
  7.2 仿真模型的校验、验证和确认  76-77
  7.3 仿真系统的可信度  77-79
8 结论  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士期间发表的论文  84-85
致谢  85

基于MATLAB的武器外弹道仿真可视化技术研究

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