实验2-利用SIMULINK进行制导弹道仿真.doc

西北工业大学2011级Matlab课程作业 实验2 利用SIMULINK进行制导弹道仿真 实验目的 利用Simulink进行仿真建模，通过以鱼雷追踪目标的制导弹道仿真过程，初步掌握系统数学仿真方法。 实验内容 K K - q 测量噪声 - 目标模型 鱼雷模型 ψ 图5 系统的结构框图 其中目标模型为： 式中，分别为目标弹道偏角、回旋角速度、纵向距离和侧向距离； 假设：当时，弧度，目标做匀速运动； 当时，，目标开始做回旋运动； 其鱼雷模型为： 式中，分别为鱼雷的侧滑角、回旋角速度、直舵角、航向角、弹道偏角、速度，地面坐标系中的X轴和Z轴坐标。Vm=25m/s。 鱼雷与目标的相对距离为，。q为地球视线角，为雷体系中的提前角。操舵规律。终端脱靶量定义为 鱼雷模型仿真初值为： 。 目标模型仿真初值为： 实验步骤 由图5所示的系统控制结构图可知，该系统大致可以分为三个部分：目标模型，鱼雷模型以及观察模块。 1.根据目标模型和鱼雷模型的数学方程组，调用Simulink工具箱模块库中的所需模块建立目标模型和鱼雷模型。 2.根据系统结构框图完成整个系统仿真模型的搭建，如图6 所示。 3.设置各模块的参数，并按照题目给定的初值条件设置好各模块的初值。 4.设置仿真器的参数，这里选择起始时间为0s，终止时间为100s，变步长解法器ode45，最大步长为0.05，最小步长自动调整。 5.对已经建立好的系统仿真模型进行运行调试，并对仿真结果进行分析。 图6 系统仿真模型结构图 图7 目标的弹道曲线 图8 鱼雷追踪曲线 为了绘制绘制鱼雷跟踪弹道曲线，运行以下程序代码： plot(xe,ze) hold on plot(xt,zt) 图9 鱼雷跟踪弹道曲线 实验结果分析 由上图可以发现利用Simulink建立系统仿真模型可以实现鱼雷跟踪目标的功能，达到了预期的目的，验证了实验的正确性。 与此同时，由图9可以发现鱼雷跟踪目标后还会继续运行，与实际情况并不相符，为了更好的绘制绘制鱼雷跟踪弹道曲线，仿真结构图中结合了stop模块用来使终端脱靶量即终端时刻所对应的最小距离,以给出仿真结束的时间停止仿真。通过反复的调试，观测工作空间的值发现终端脱靶量不可能为零，最小为3.3左右。将设置为小于等于3.3时绘制的鱼雷跟踪目标弹道曲线如图10所示。可见数学模型并不能完全深刻的描述出物理模型，所以仿真结果也与实际鱼雷弹道并不完全吻合，但作为一个仿真软件，在其精度允许范围内并不影响其仿真效果和实验的有效性和正确性。 图10 鱼雷跟踪弹道曲线