第1章 概 述…………………………………………………………………………………… 1
1.1 導彈飛行特點…………………………………………………………………………… 1
1.2 導彈控制系統(tǒng)的基本功能……………………………………………………………… 2
1.2.1 制導系統(tǒng)的功能…………………………………………………………………… 3
1.2.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)的功能……………………………………………………………… 8
1.3 導彈控制系統(tǒng)的組成…………………………………………………………………… 9
1.4 導彈控制系統(tǒng)的發(fā)展…………………………………………………………………… 11
1.4.1 導彈武器的發(fā)展趨勢……………………………………………………………… 11
1.4.2 導彈控制系統(tǒng)發(fā)展前景…………………………………………………………… 12
1.4.3 導彈控制系統(tǒng)發(fā)展方向和途徑…………………………………………………… 13
第2章 姿態(tài)控制技術基礎…………………………………………………………………… 17
2.1 彈體運動方程的建立…………………………………………………………………… 18
2.1.1 姿態(tài)控制常用坐標系及其相互關系……………………………………………… 18
2.1.2 剛性彈體運動方程………………………………………………………………… 24
2.1.3 作用于導彈上的力和力矩………………………………………………………… 26
2.1.4 六自由度彈體動力學模型………………………………………………………… 35
2.1.5 彈體線性化運動方程……………………………………………………………… 37
2.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)的一般特征及數(shù)學模型簡化…………………………………………… 41
2.2.1 運動參數(shù)的時變性………………………………………………………………… 41
2.2.2 控制對象及設備的非線性………………………………………………………… 42
2.2.3 參數(shù)及干擾的隨機變化性………………………………………………………… 42
2.2.4 彈體的氣動靜不穩(wěn)定性…………………………………………………………… 43
2.2.5 彈體的彈性振動…………………………………………………………………… 43
2.2.6 姿態(tài)運動數(shù)學模型的簡化………………………………………………………… 46
2.3 姿態(tài)控制系統(tǒng)的敏感裝置……………………………………………………………… 48
2.3.1 姿態(tài)角敏感裝置…………………………………………………………………… 48
2.3.2 角速率測量裝置…………………………………………………………………… 50
2.3.3 橫法向加速度計…………………………………………………………………… 51
2.4 姿態(tài)控制的中間裝置…………………………………………………………………… 52
2.4.1 綜合放大器………………………………………………………………………… 52
2.4.2 彈載計算機………………………………………………………………………… 57
2.5 姿態(tài)控制系統(tǒng)執(zhí)行機構………………………………………………………………… 58
2.5.1 液壓伺服機構……………………………………………………………………… 59
2.5.2 空氣舵……………………………………………………………………………… 62
2.5.3 滾動控制裝置……………………………………………………………………… 65
2.5.4 小推力姿控裝置…………………………………………………………………… 66
第3章 導彈姿態(tài)控制分析…………………………………………………………………… 67
3.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)性能指標………………………………………………………………… 67
3.1.1 穩(wěn)定性指標………………………………………………………………………… 67
3.1.2 精度指標…………………………………………………………………………… 68
3.1.3 動態(tài)性能指標……………………………………………………………………… 68
3.1.4 抗干擾指標………………………………………………………………………… 69
3.1.5 可靠性指標………………………………………………………………………… 69
3.1.6 性能指標的其他提法……………………………………………………………… 70
3.2 姿態(tài)控制分析…………………………………………………………………………… 70
3.2.1 穩(wěn)定性分析方法…………………………………………………………………… 70
3.2.2 姿態(tài)運動的簡化分析……………………………………………………………… 72
3.2.3 大姿態(tài)穩(wěn)定性簡化分析…………………………………………………………… 77
3.2.4 加速度反饋分析…………………………………………………………………… 82
3.2.5 彈性穩(wěn)定性分析…………………………………………………………………… 87
3.2.6 橫法向導引分析…………………………………………………………………… 90
3.2.7 穩(wěn)態(tài)誤差分析……………………………………………………………………… 94
第4章 姿態(tài)控制方案設計…………………………………………………………………… 99
4.1 線性控制與非線性控制………………………………………………………………… 99
4.1.1 線性控制基本控制規(guī)律…………………………………………………………… 99
4.1.2 非線性控制理論………………………………………………………………… 101
4.2 模擬式控制系統(tǒng)和數(shù)字式控制系統(tǒng)………………………………………………… 104
4.3 角敏感裝置的選擇…………………………………………………………………… 105
4.4 速率陀螺的應用與彈性穩(wěn)定方法的選擇…………………………………………… 106
4.5 加速度反饋的作用…………………………………………………………………… 106
4.6 方案選擇實例………………………………………………………………………… 107
4.6.1 模擬式姿態(tài)控制方案實例……………………………………………………… 107
4.6.2 數(shù)字式姿態(tài)控制方案實例……………………………………………………… 108
4.6.3 網(wǎng)絡化姿態(tài)控制方案實例……………………………………………………… 111
第5章 姿態(tài)控制綜合設計…………………………………………………………………… 113
5.1 姿態(tài)控制綜合設計概述……………………………………………………………… 113
5.1.1 綜合設計的依據(jù)和任務………………………………………………………… 113
5.1.2 綜合設計的特點和基本準則…………………………………………………… 114
5.1.3 綜合設計在型號研制各個階段的工作內容…………………………………… 115
5.2 控制系統(tǒng)基本結構、設備配置和技術要求…………………………………………… 117
5.2.1 確定基本結構的重要因素……………………………………………………… 117
5.2.2 設備配置的確定………………………………………………………………… 118
5.2.3 對控制系統(tǒng)的技術要求………………………………………………………… 119
5.3 對控制系統(tǒng)以外系統(tǒng)的技術要求…………………………………………………… 120
5.3.1 對地面測試發(fā)控系統(tǒng)提出控制系統(tǒng)測試發(fā)控要求…………………………… 120
5.3.2 對遙測系統(tǒng)提出遙測參數(shù)要求………………………………………………… 121
5.3.3 對導彈總體及結構系統(tǒng)提出設備安裝要求…………………………………… 121
5.4 模擬式姿態(tài)控制系統(tǒng)綜合…………………………………………………………… 122
5.4.1 系統(tǒng)綜合方法…………………………………………………………………… 122
5.4.2 系統(tǒng)參數(shù)綜合…………………………………………………………………… 123
5.4.3 伺服機構參數(shù)選擇……………………………………………………………… 127
5.5 數(shù)字式姿態(tài)控制系統(tǒng)綜合…………………………………………………………… 128
5.5.1 A/D與D/A 分析……………………………………………………………… 128
5.5.2 數(shù)字網(wǎng)絡設計…………………………………………………………………… 131
5.5.3 采樣周期的選擇和抗干擾……………………………………………………… 134
5.6 姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真試驗設計………………………………………………………… 135
5.6.1 仿真試驗特點…………………………………………………………………… 136
5.6.2 仿真試驗設計…………………………………………………………………… 137
5.7 控制系統(tǒng)電原理圖設計……………………………………………………………… 139
5.7.1 完成電原理圖設計的前提條件………………………………………………… 139
5.7.2 電磁兼容設計…………………………………………………………………… 139
5.7.3 電原理圖設計步驟和主要內容………………………………………………… 141
5.8 可靠性和安全性分析………………………………………………………………… 145
5.8.1 故障模式及影響分析…………………………………………………………… 145
5.8.2 故障樹分析……………………………………………………………………… 147
5.9 控制系統(tǒng)綜合試驗…………………………………………………………………… 150
第6章 飛行控制電子綜合系統(tǒng)……………………………………………………………… 152
6.1 電源配電系統(tǒng)………………………………………………………………………… 152
6.1.1 一次電源………………………………………………………………………… 152
6.1.2 二次電源………………………………………………………………………… 153
6.1.3 配電與時序控制………………………………………………………………… 153
6.2 分離系統(tǒng)與控制……………………………………………………………………… 154
6.2.1 分離系統(tǒng)的功用組成…………………………………………………………… 154
6.2.2 分離類型與控制………………………………………………………………… 154
6.3 安全自毀系統(tǒng)………………………………………………………………………… 156
6.3.1 安全自毀系統(tǒng)功用、分類與組成………………………………………………… 156
6.3.2 安全自毀方案…………………………………………………………………… 157
6.3.3 安全自毀系統(tǒng)的基本工作原理………………………………………………… 158
第7章 巡航導彈制導控制原理……………………………………………………………… 159
7.1 巡航導彈制導控制原理概述………………………………………………………… 159
7.1.1 巡航導彈的分類………………………………………………………………… 159
7.1.2 巡航導彈的系統(tǒng)組成…………………………………………………………… 159
7.1.3 巡航導彈與彈道導彈的區(qū)別…………………………………………………… 160
7.2 巡航導彈制導控制系統(tǒng)總體………………………………………………………… 161
7.2.1 任 務…………………………………………………………………………… 161
7.2.2 組成及功能……………………………………………………………………… 161
7.2.3 工作流程………………………………………………………………………… 162
7.3 飛行控制方案………………………………………………………………………… 163
7.3.1 飛行控制階段劃分……………………………………………………………… 163
7.3.2 發(fā)射轉平段……………………………………………………………………… 164
7.3.3 巡航飛行段……………………………………………………………………… 165
7.3.4 末段攻擊控制…………………………………………………………………… 169
7.3.5 地形跟蹤控制…………………………………………………………………… 170
7.3.6 飛行速度控制…………………………………………………………………… 171
7.4 巡航導彈控制系統(tǒng)設計……………………………………………………………… 172
7.4.1 縱向控制系統(tǒng)設計……………………………………………………………… 172
7.4.2 橫側向控制系統(tǒng)設計…………………………………………………………… 173
7.5 某巡航導彈制導控制系統(tǒng)儀器介紹………………………………………………… 174
7.5.1 制導計算機……………………………………………………………………… 175
7.5.2 慣導/衛(wèi)星導航系統(tǒng)……………………………………………………………… 176
7.5.3 雷達高度表……………………………………………………………………… 176
7.5.4 氣壓高度系統(tǒng)…………………………………………………………………… 176
7.5.5 下視景像匹配系統(tǒng)……………………………………………………………… 177
7.5.6 舵系統(tǒng)…………………………………………………………………………… 178
第8章 現(xiàn)代控制理論在導彈姿態(tài)控制中的應用…………………………………………… 179
8.1 現(xiàn)代控制理論基本內容……………………………………………………………… 179
8.2 現(xiàn)代控制理論在導彈控制系統(tǒng)中的應用…………………………………………… 182
8.2.1 最優(yōu)控制應用…………………………………………………………………… 182
8.2.2 變結構控制理論的應用………………………………………………………… 185
8.2.3 H ∞ 控制理論的應用…………………………………………………………… 187
8.2.4 智能控制的應用………………………………………………………………… 190
參考文獻………………………………………………………………………………………… 191