针对一类导弹纵向运动模型,提出了一种基于全块比例矩阵的LFT-LPV系统降保守性输出反馈控制器的设计方法。首先在感兴趣的飞行区域内通过数据拟合得到系统模型的LFT-LPV表示,利用S-过程,通过选择具有特定结构的全块比例矩阵避免需要在所有可能的变参数轨迹上求解无穷个LMIs的问题,同时推导出满足LFT-LPV系统性能指标的输出反馈控制器的设计方法。最后的仿真结果验证了方法的有效性。
为了给导弹发控系统原位故障定位仪的软件设计提供快速准确的故障定位策略,深入分析了某导弹发控系统的组成、工作原理和实际使用过程中出现过的故障记录,以系统自检过程为研究对象,利用FTA方法建立了系统故障树模型,对建立的故障树模型进行了定性和定量分析,计算了最小割集重要度,确定了系统的主要故障模式、故障原因和故障定位的优先等级,为快速故障定位策略奠定了理论和实践基础。
以计算时间和航程距离为优化指标,以反舰导弹机动性、最大动力航程、各种通行障碍为约束条件,提出了反舰导弹射前航路优化的改进A*算法和改进遗传算法。改进A*算法通过构建一个网络来搜索次优路径,在搜索过程中,网络节点间距和节点密度随战场环境自适应改变。该算法以更小的计算量获得更优的航路,而且能够应对复杂程度很高的战场环境。改进遗传算法通过实数编码技术和初始种群智能化创建方法,生成具有可变长的染色体和全部由可行解组成的初始种群,避免了初始种群中由于存在大量非可行解而导致搜索效率降低的问题。最后,对两种改进算法在不同复杂程度的作战环境中进行了仿真实验,结果表明,改进A*算法适合用于复杂战场环境下的实时航路规划,改进遗传算法则适合用于导弹发射前并且精度要求高的航路规划。
在传统动力学微分方程的基础上提出一种扩展的比例导引规律,对于目标感知危险距离之后的正弦变轨运动,通过仿真运用扩展比例导引法分析对法向过载和弹道曲率的影响。仿真结果表明,与传统的比例导引比较,在合适的随机量下扩展比例导引法拦截目标时,导弹在接近目标时的法向过载的波动有所改善,拦截时间和法向过载均有较好的性能,对于大机动目标的追踪性能优于经典的比例导引规律。
将模糊控制理论与滑模变结构控制相结合,给出一种在模糊自适应调整下的滑模变结构控制方法。该方法在保持常规滑模变结构控制鲁棒性和自适应性的同时,有效削弱了滑模变结构控制产生的抖振。在给定参数设置的情况下,将该方法应用到某导弹俯仰通道姿态控制系统进行仿真,仿真结果表明系统具有较快的响应速度和较强的鲁棒性,同时有效削弱了滑动模态切换引起的抖振,验证了该方法的有效性。
针对战车稳瞄稳向系统中单一惯性测量组合(IMU)组建的姿态测量系统初始对准时间较长,测量精度随惯性器件漂移影响较大的问题,提出了基于速度加姿态匹配传递对准的稳瞄稳向方法。仿真结果表明,提出的新方法可在10s内实现光电设备IMU的初始对准,并且能准确估计出光电设备IMU计算平台失准角。将结果用于解算姿态角的补偿,可大大提高稳瞄稳向精度。
随着我海军现代化进程的不断发展,舰载武器倍受关注,但风浪等因素影响产生的航母摇摆晃动,会给舰载机捷联惯性导航系统的初始对准带来困难。但考虑到惯性空间中航母摇摆晃动所产生的干扰加速度一般为谐波形式且幅值也小于重力加速度幅值,因此通过平滑处理后仍能从加速度计的输出中提取可用的重力加速度矢量信息,根据这一思路,文中给出了基于重力加速度积分矢量的解析自主粗对准和自主精对准的算法流程。理论分析和仿真结果表明,该运动基座上捷联惯导自对准方法能有效解决舰船系泊状态下舰载机的初始对准问题。
目前国内外相关文献在推导GDOP理论最小值时没有考虑接收机的可观测范围,故在现实中是无法达到的。在限制卫星高度截止角大于零的条件下,重新推导了GDOP的理论最小值,并提出相应的求解方法,给出GDOP值达到最小时卫星的空间几何分布情况;最后通过算例验证本文推导得到的GDOP理论最小值的正确性。
为研究舰载雷达间歇关机下反辐射导弹(ARM)对舰载雷达的命中能力,根据影响ARM命中精度的主要误差源,建立了舰载雷达在不采取和采取间歇雷达关机对抗条件下ARM对舰载雷达的命中误差模型。仿真结果反映了舰载雷达关开机时间比、关机时间以及ARM自身参数对命中概率的影响,并表明通过选取舰载雷达合适的关开机时间比值对抗ARM可以取得较好效果。
为了加快反坦克导弹连指挥控制系统信息化进程,并对其设计过程提供辅助与验证的有效手段,文中基于反坦克导弹连指挥控制系统,提出了一套数字化、可视化仿真系统,并从功能作用、设计流程、硬件系统、软件系统等方面论证其设计方案与可实施性。结果表明该设计清晰合理,能够提高指挥控制系统的设计效率、优化设计方案。
随着末段反导武器系统的发展,如何对其作战效能进行评估,已成为一个亟待解决的问题。通过运用灰色系统理论中的灰色关联分析模型,结合层次分析法,提出了末段反导武器系统作战效能的灰色综合评估方法。应用该方法,对六种典型末段反导武器系统的作战效能进行了评估。算例结果表明,该方法客观、准确、经济,具有较高的推广应用价值。
为优化主动防护系统的性能,文中以静态放置的RPG-7类反坦克火箭弹战斗部为例,对其在密集破片作用下的毁伤模式进行了理论分析,并在典型条件下进行了试验验证。试验结果表明,战斗部结构解体、引信失效、装药被击爆、装药和药型罩被损坏以及装药燃烧等毁伤模式都存在,验证了理论分析的结果。文中的研究结果可为主动防护系统拦截交会参数的选择、拦截弹战斗部破片场参数的优化设计提供有益的参考。
针对现有防空战斗部威力评估软件可扩展性和通用性不强的问题,开展了典型防空战斗部威力评估流程分析,构建了防空战斗部威力评估软件共性框架及扩展接口,结合理论分析模型和高效图像处理技术,开展了防空战斗部总体结构设计及威力评估软件系统开发。应用算例表明,该软件系统具有良好的人机交互功能和图像展示功能,可为战斗部总体结构设计和威力评估提供辅助。
为解决战斗部破片速度测试中信号难于处理的问题,讨论了破片信号处理算法。采用小波分解、重构的方法对信号进行去噪;采用峰值法进行破片计时特征点的拾取;采用双正交小波,依据波形趋势及宽度在不同尺度上查找峰值,解决波形起伏大的问题;采用相关系数法,解决破片先进后出的问题;采用Gabor变换,解决破片波形叠加的问题。进行了多种战斗部破片速度测试试验,结果表明:破片密度≤20片/m²时,捕获率可达98%以上,并可给出各破片的速度值。
探讨迫击炮弹弹道一致性检验与设计技术,研究可供参考的设计控制方法。基于弹箭弹道一致性检验原理和方法,阐述了迫击炮弹弹道一致性的理论设计方法。其实质是通过外弹道计算,使两种弹的弹道差小于一致性设计控制限。结合设计实例,以成对交叉检验法为基础,给出了具体的设计控制和检验过程。试验结果表明,所阐述的设计控制方法是有效的,有一定的实用价值。
针对当前作战飞机投放制导炸弹时采用的引导瞄准方法对投弹精度、载机安全性和操作冗余无法兼顾的问题,研究了一种融合了CCAR与CCRP两种投弹方式的新型引导瞄准方法。该方法将CCAR方式的投弹精度、CCRP方式的载机安全性融于一身,并显著增大了飞行员的操作冗余。通过对其平显画面各显示要素的分析,建立了该方法的数学模型并进行了仿真验证。结果表明该方法可行性强,较现有引导瞄准方法优势明显。
为提高火箭发动机装填系数,增大火箭射程,提出了星形串联装药的结构,给出了此装药的初始燃烧面、初始通气参量、体积装填系数与装药几何尺寸之间的数学关系,并根据某火箭发动机的装药参数,计算了星形串联装药内弹道特性参数。设计及计算结果表明,星形串联装药能增大发动机装药量,降低通气参量,提高发动机总冲、推力等。
针对脉冲多普勒引信信号处理发展需求和嵌入式系统信号处理的发展趋势,文中提出了一种基于SOPC技术的脉冲多普勒引信信号处理器设计,并详细分析了其硬件和软件设计的相关要点。本设计具有简洁的硬件结构和灵活的软件结构,能够在显著提高脉冲多普勒引信信号处理性能的同时使其具有良好的功能扩展和在线升级能力。
通过数值仿真研究火箭弹非正常着靶条件下弹体结构动力学响应特征,为火箭弹自毁装置启动过载阈值设定提供依据。根据典型杀爆火箭弹结构通过TrueGrid建立有限元分析模型。针对发动机未正常分离全弹着地、发动机正常分离减速伞未及时打开带制导舱战斗部着地两种情况进行数值仿真,获得各种工况下弹体结构的动力学响应特征。研究结果为火箭弹自毁装置启动过载阈值设定提供了依据,研究方法为相关研究提供了参考和借鉴。
为了获得推进剂在不同应变率下的力学特性,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术,对推进剂进行了10-3~10³s-1应变率的单轴压缩试验。结果表明,推进剂存在明显的应变率效应。采用朱王唐(ZWT)本构描述推进剂的力学行为,通过最小二乘法得到本构方程的系数,然后把得到的数据应用在数值模拟中,通过数值仿真与实验对比,实验证明通过仿真能够较好的描述推进剂在小应变下的高应变率力学特性。
针对大面积比喷管在地面试车以及启动与关机过程中出现的侧向载荷,采用三维数值仿真方法进行分析。通过集成软件平台MpCCI,连接计算流体动力学软件FLUENT和有限元软件ABAQUS,对燃气流动与喷管结构运动变形进行了耦合计算。计算分析了喷管入口总压从3MPa增大到7MPa共五种条件下,各个阶段的侧向载荷及喷管结构参数随时间变化情况,分析发现此喷管将受到一定的侧向载荷作用,载荷方向随机分布。入口总压为4MPa时的侧向载荷峰值最大。分析也得出了这五种条件下较强的侧向载荷主要由激波转变和喷管出口部位的激波振荡两种不对称状态产生;侧向载荷的大小也与喷管入口总压有较大关系。采用流固耦合计算方法能体现喷管的结构变形从而更准确的反映喷管与燃气流相互影响的真实环境,为优化设计大面积比喷管提供了支撑。
为快速准确揭示固体燃料冲压发动机性能,提出一种在燃烧室考虑热力计算的性能计算模型。通过查找进气道中正激波位置,进行了进气道、燃烧室、喷管耦合计算。并以VB为平台,开发出通用的发动机性能计算软件。以一种固体燃料冲压增程弹为例,计算结果与实验数据进行了对比,表明该方法可快速的预示发动机整体性能,缩短设计周期,能够满足方案设计阶段的精度要求。
以发动机翼柱型装药为研究对象,分析了发动机装药在摇摆载荷作用下所受的横摇和纵摇力矩,并利用有限元分析法计算了巡航期内发动机装药在摇摆载荷作用下的应力和应变变化情况,通过不同路经下的应力应变分析得出最大应力点以及危险部位,应用药柱破坏判据对发动机装药可靠性进行了判断,得出:在巡航期内摇摆载荷作用下发动机装药结构不会发生破坏。
以某可变流量固冲发动机为研究对象,建立进气道/补燃室一体化流场数值模型,结合地面直连试验,研究了空燃比对固冲发动机性能和流场结构的影响。结果表明:导弹飞行状态不变,减小空燃比可有效提高固冲发动机的推力但比冲减小,导弹射程减小;大空燃比调节时,补燃室内流场结构未发生显著变化,空燃比减小到7时,大量燃气沿补燃室中上部流动;空燃比减小使进气道的结尾激波向上游推移,进气道裕度减小。
为了研究鸭舵式修正机构的气动特性,对几种不同形状、不同面积鸭舵的阻力、升力、各项力矩进行了分析,提出了基于鸭舵修正机构的修正方法,建立了舵片实现减旋后的弹道模型,并分析了不同形状舵片在相同时间点进行弹道修正后的修正能力。分析结果表明在保证较好舵翼气动外形的基础上,尽量选择大展弦比的舵翼,这样能更好的提供较大升力和偏航力。
阐述了基于测微准直的CG-01风洞应变天平体轴系校准系统加载头定位原理,介绍了体轴系校准系统加载头快速定位设计方案、精度指标、加载头调试步骤。提出了实现精确空间定位的初始定位方法与快速定位方法,并对两种方法进行了分析比较。应用快速定位方法完成了多台天平的校准,取得了良好的效果。
由于涵道本体与螺旋桨之间存在相互影响的气动关系,使得小型涵道式飞行器飞行状态的气动特性更加复杂。为了分析涵道与螺旋桨的相互影响对飞行器整体气动特性的作用效果,文中在理论分析的基础上利用CFD软件对相应气动参数进行了数值计算。涵道的存在虽然提高了飞行器整体的气动升力,但也增大了其飞行状态下的气动阻力与俯仰力矩。因此,小型涵道式飞行器的气动结构应进行合理的优化,以期提高其整体气动效率。
为了提高炮弹的射击密集度,以安装有阻力环的一维弹道修正弹为研究对象,研究了阻力环结构对弹丸气动特性的影响情况,及通过控制阻力环打开时刻实现射程修正控制的算法。基于数值模拟方法,通过对相同外露高度和不同安装位置的阻力环结构方案进行外流场数值仿真和气动力参数计算,得出不同模型的增阻情况,为一维弹道修正弹气动外形设计提供参考。应用自编的一维弹道修正弹外弹道计算程序,分析了阻力环打开时刻对修正能力的影响,研究了阻力环打开时刻的计算方法。研究结果可为一维弹道修正炮弹的外弹道设计提供依据。
针对跟踪算法评价方法不够健全的问题,文中提出了基于AHP法的跟踪算法评价方法。主要从跟踪算法的跟踪准确度、算法的实时性以及算法的硬件可实现性这三个指标考虑了算法性能的评价问题,讨论了三个指标量化和规范的方法,运用AHP法给出了计算各个指标的权重和综合评价分数的方法。最后采用4种典型的跟踪算法和实际拍摄的红外图像序列进行了小目标的跟踪实验,并根据实验得到的数据计算了算法的评价分数,结果表明了文中跟踪算法评价方法的合理性。
为满足干涉仪数据预处理的精度要求,提出了斑点型野值修正方法。深入分析了干涉仪数据特性,在其二阶差分平稳特性基础上提出了恒加速度运动规律修正方法,提高了数据处理精度,缩短了质量分析的时间。最后,通过仿真验证表明了该方法的有效性。
为了有效的对被动雷达目标进行识别,提出利用极化方式差异性进行被动雷达目标识别的方法。分析了不同极化方式雷达波的表征方式,提出了变极化接收识别方法,利用虚拟变极化接收技术分析其瞬时极化方向并根据其一二阶差分特性进行极化方式判断。根据不同极化方式雷达波的时域特性,提出基于最小幅度输出准则和基于幅度比和相位差联合判断的极化识别方法。仿真分析表明后两种方法的效果突出,可行性高。
为了研究炮射导弹在飞行状态下的电磁能量耦合规律,利用传输线矩阵法(TLM)分析了强电磁脉冲对飞行状态下导弹的耦合效应;通过建立导弹实体模型,改变入射角度和电场极化方向,得到了电磁脉冲对导弹的电磁能量耦合规律。结果表明:入射波垂直导弹中心轴入射的情况下,电场水平极化耦合到弹体内部的场强幅值比垂直极化和45°极化时的场强幅值大;当入射波入射方向变化时,导弹内部耦合场的变化明显。
针对线性调频-伪码调相复合调制雷达信号(LFM-PRBC)的截获与特征提取问题,提出分数阶傅里叶变换(FRFT)循环处理方法,信号在FRFT循环域(CFRFD)实现能量积累形成峰值。通过CFRFD搜索峰值检测信号,提取线性调频载频和带宽,二相编码码元宽度和伪码位数等参数。通过CFRFD时频滤波重构复合信号,利用相关变换提取信号的伪码相位信息。经过理论分析和计算机仿真验证,该方法能有效完成高斯白噪声背景下低信噪比复合调制雷达信号的截获与特征提取。
由于载机的振动和机动、被控对象参数的摄动、非线性环节等,经典PID控制算法无法满足机载激光武器跟瞄系统对目标的跟踪精度要求。在复合轴跟踪瞄准控制结构的基础上,设计了具有自适应能力的模糊PID控制器,构建了Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,模糊自适应PID控制器跟踪阶跃信号的超调量仅为经典PID控制器的0.23倍,能较好的改善机载激光武器系统的跟踪性能。
针对视频图像,提出了一种两步二进制位操作的目标识别跟踪算法。该算法基于改进的二进制鲁棒角点算法(BRISK),对特征描述符建立方法及匹配算法进行了改进:提出了采样点对选择策略和幅值-旋转两级描述符的建立方法;在特征点匹配阶段,提出“移位”结合“异或”的两步位操作特征匹配算法,并通过部分匹配及检测汉明重量阈值的方式进一步加快算法执行速度。实验结果表明,该改进方法具有较快的运算速度,目标平均跟踪速度达到80fps以上,且内存需求量小,更好的满足了视频图像目标实时识别跟踪的应用要求。
设计了一种基于矩形缝隙耦合的Ka波段圆极化微带天线单元,分析了各参数对轴比特性的影响;为改善天线的轴比带宽和圆极化纯度,采用顺序旋转馈电技术,设计了4×4宽带圆极化微带天线阵列。仿真结果表明,该天线阵列具有良好的宽带特性,其阻抗带宽(S11<-10dB)达25%(31.4~40.2GHz),轴比带宽(AR<3dB)达17%(31.8~37.8GHz)。
用瞬时空腔最大膨胀波及范围评价枪弹致伤效应,关键是获取该膨胀范围的准确轮廓,并计算对应的空腔容积。用基于Canny算子的空腔轮廓提取算法得到单帧图像的瞬时空腔轮廓,对序列空腔轮廓图进行“或”运算叠加,对叠加结果进行轮廓提取,用基于斜率的滤波方法去除噪声点,最终可得到空腔最大膨胀范围轮廓。结果表明,该方法可以有效获得准确的瞬时空腔的最大膨胀范围,为定量分析枪弹的致伤效果提供可靠的评价参考。
为了解决整流罩分离的可靠性问题,通过对采用分离弹簧的导弹整流罩安全分离的影响因素的分析,利用Admas软件对解锁不同步、弹簧刚度偏差、弹簧失效三类影响因素下的整流罩分离过程进行了动力学仿真,并对仿真结果进行了分析,得出的结论为改善导弹整流罩分离的动力学性能提供了参考。
为了研究弹载有源诱饵对雷达制导导弹进行诱偏的过程。首先分析了弹载有源诱饵对来袭导弹进行诱偏的一般战术过程;其次根据诱饵弹和导弹的运动特性,建立了三维比例制导条件下导弹接收到的干扰功率和飞行轨迹的相关数学模型;最后结合实例,给出了整个诱偏过程中的干扰功率及诱饵弹、导弹运动轨迹的仿真结果。结果表明所建立的仿真方法和模型能够准确描述整个诱骗过程,为分析弹载诱饵诱骗导弹的过程提供了一种量化的方法。
针对遗忘因子作用于过去与将来Hankel矩阵权重不同的特点,文中提出一种无记忆自适应子空间预测控制器设计方法。该方法利用当前变遗忘因子构造了过去与将来Hankel矩阵的无偏更新形式,并根据固定区间内期望指令与预测输出的误差值实现了变遗忘因子的自适应更新,从而使算法既避免了因频繁更新遗忘因子导致辨识精度变差的问题,又提高了算法的控制性能。仿真算例验证了算法的有效性。
结冰速率传感器是保证飞机在结冰气象条件下安全飞行的重要部件。基于红外光谱吸收的结冰速率传感器较其他型式的精度更高。对红外结冰速率传感器进行研究,推导了双波长对比吸收测量冰厚的理论模型。设计了一种采用对光源驱动电路进行脉冲调制驱动双光源的红外结冰速率传感器。提出了其关键技术并给出了解决方案。研究内容为红外结冰速率传感器的实际应用提供了参考依据。
应用地磁场进行姿态测量是目前的研究热点,特别是将其应用于弹道修正弹上的,为滚转角的测量提供技术支持。通过在炮口加装人工磁场,为弹体滚转角的测量提供基准角,飞行过程中利用磁阻传感器敏感地磁场,获得弹体的实时滚转姿态。重点对滚转角测量方法的基本理论和工作原理进行了阐述,并对系统实现方案进行简单介绍,此系统可以实现滚转角的实时测量,且方法简单易行。
为实现弹丸落/着点的非接触测量,针对训练中弹丸立靶密集度和首发命中率人工测量的现状,提出利用磁阻传感器感知弹丸经过时磁场强度和方向的变化。分析了该方法的基本工作原理,研究寻找磁阻变化和弹丸位置对应关系规律。同时对实施测量的定位系统基本结构进行初步探讨,为测试方法完善和测试设备的研制奠定理论基础。
采用非定常数值模拟的方法,研究了不同飞行马赫数、不同通道长径比条件下,超声速来流时封闭通道内的压强振荡幅度的变化。结果表明,压强振荡的极值和振幅与通道长径比无关;当飞行马赫数升高时,压强振荡的极值随来流总压近线性增加,绝对振幅增大,而相对于来流总压的振幅趋于不变;通道内振荡的平均压强与入口激波后总压相近,最大压强可能会超过来流总压。
针对降低毫米波段微带天线的副瓣电平,提出了一种角馈方形微带贴片天线阵。在分析毫米波频段阻抗变换段与传输线之间存在不连续而导致阻抗失配和设计频率偏移这一突出问题的基础上,确定了馈线与输入阻抗、谐振频率的关系,利用HFSS软件优化馈线和阻抗变换段的宽度,实现了阻抗匹配和天线谐振频率的调整。仿真表明,设计的6×10元谐振式角馈方形微带阵列是一种低造价、实用性强的低副瓣电平毫米波天线。
文中提出了一种基于邮戳的图像质量评价方法,该方法通过对邮戳的设置,在原始图像未知的情况下,仍然可以对制导图像的质量进行较为准确的评价,提高了图像质量评价的准确性和实用性。仿真实验表明该方法能较好的反映人的主观感受,解决了传统图像质量评价方法对原始图像的苛刻要求问题,这使得在无法获知敌方区域准确图像的情况下,也可以在一定程度上提高攻击的有效性。
为查找某型号加速度计标度因数复测结果与出厂结果相差0.1µA/g左右的原因,文中从加速度计标度因数的测试和计算方法入手,结合加速度计自动测试系统的组成和测试原理,对标度因数的测量不确定度进行了评定,得出测试设备自身的测量不确定度是导致测试结果差异性的结论。
颗粒填充细观模型的不确定性及其对宏观等效性能的影响是国内外研究的重点问题之一。文中以填充分数较高的固体推进剂为应用背景,基于随机样本的二重性研究了颗粒数目的随机性和填充分数的约束不完整性;针对颗粒数目一定、空间分布不确定,提出了子域形心表征方法。在Matlab平台下集成Abaqus/Python二次开发技术,构建了固体推进剂细观模型不确定性影响分析的平台。结合某试验配方的算例表明,1)在填充分数和颗粒尺寸、数目均一定的条件下,颗粒空间分布的随机性导致初始模量呈正态分布;2)子域形心结合图像表示可直观、有效表征颗粒的空间分布特征。
为提高质心干扰对抗效果,分辨普通箔条云和包含舰船的箔条云,首次运用分形方法研究箔条云团的分形特性,提出了适用于分形分析的雷达数据预处理方法,并分析了箔条云和包含舰船的箔条云在分形维数上的差别。实验结果显示,分形维数可以准确、稳定的描述箔条云和包含舰船箔条云回波的差异,说明提出的方法可以用于分辨这两类目标,为质心干扰对抗研究和箔条特性研究提供了新思路。
针对目前测试性预计方法缺乏对不确定性全面考虑的现象,从测试和故障两个方面分析了测试性预计过程中的不确定性问题,基于贝叶斯网络测试性模型对不确定性测试问题进行了建模与分析,基于混合诊断模型对故障不确定性问题进行了建模与分析,并最终将贝叶斯网络测试性模型与混合诊断模型相融合,给出了一种兼容IEEEStd1522的基于混合诊断贝叶斯网络模型的测试性指标预计方法,测试性指标预计结果的可信度明显提高。
