飞行器制导控制系统建模与仿真（基于MWORKS）课件 第7章 飞行器制导控制系统仿真验证.pptx

第七章

目录1、飞行器制导控制系统数学仿真和半实物仿真相关概念22、利用MWORKS平台开展蒙特卡洛数学仿真验证3、MWORKS平台在制导控制系统半实物仿真中的应用

3数学仿真和半实物仿真相关概念系统仿真飞行器制导控制系统数学仿真概述飞行器制导控制系统半实物仿真概述

4数学仿真和半实物仿真相关概念系统仿真系统仿真是伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一类试验研究的新兴方法系统仿真基本概念系统仿真的应用

5数学仿真和半实物仿真相关概念系统仿真基本概念系统仿真是建立系统模型，并利用模型运行完成工程试验与科学研究的全过程。按照所使用的模型类型不同，系统仿真被分为数学仿真、实物仿真和半实物仿真数学仿真又称计算机仿真，是整个系统仿真的基础。飞行器或精确制导武器制导控制系统设计初期和某些专题研究都离不开数学仿真实物仿真传统的试验方法，主要用于飞行器制导控制系统的鉴定试飞和模拟打靶等场合半实物仿真有部分实物参与的仿真试验。通常参与的实物是飞行器末端制导系统，惯性系统、舵系统、高度表及机（弹）载计算机等

6数学仿真和半实物仿真相关概念系统仿真基本概念飞行器制导控制系统仿真是在实验室条件下进行的，整个仿真其大致步骤如下：（1）用简化的线性模型进行数学仿真，以优化方法选择系统结构和参数（2）加入回路主要元件的非线性环节（磁滞、时延、间隙等）完成数学仿真，以初步检查回路性能（3）加入线加速度反馈回路模型，完成数学仿真，并检查稳定控制回路的动态性能（4）进行三通道稳定控制回路数学仿真，分析各回路性能（5）将计算机、舵系统等接入回路进行稳定控制回路半实物仿真（6）采用制导控制系统简化模型进行数学仿真，优化参数（7）采用完整的制导系统模型进行数学仿真，分析各环节和回路间的协调性（8）使用完整的制导系统模型，选择飞行或杀伤空域中典型点，进行数学仿真（9）将主要制导控制部件接入回路，完成整个制导控制系统的半实物仿真试验

7数学仿真和半实物仿真相关概念系统仿真的应用在制导控制系统设计过程中的应用目前，检验设计结果正确性的一个主要手段是采用系统仿真的方法，可以这样说，在制导控制系统设计的全过程中，都必须依赖系统仿真来对系统设计结果进行分析在复杂条件下飞行器性能研究中的应用对于目标的各种不同机动方式、人工干扰条件、背景干扰条件下的飞行器性能试验，只能依靠系统仿真的方法进行评价在飞行器系统性能统计分析、确认中的应用借助系统仿真技术，只须进行少量的飞行试验用于校验系统的数学模型在飞行器使用操作培训中的应用通过系统仿真，建立逼真的仿真操作环境，让操作人员全面熟悉飞行器性能和操作

8数学仿真和半实物仿真相关概念飞行器制导控制系统数学仿真概述制导控制系统数学仿真制导控制系统数学模型及其验证制导控制系统数学仿真系统的构成数学仿真过程及主要内容仿真结果分析与处理

9数学仿真和半实物仿真相关概念制导控制系统数学仿真数学仿真的主要目的是利用详细的数学模型，通过仿真系统初步检验系统在各飞行段、全空域内的性能，包括稳定性、快速性、抗干扰性、机动能力和容差等，发现设计问题，修正并完善系统设计

10数学仿真和半实物仿真相关概念制导控制系统数学模型及其验证飞行器不同的制导方式和导引方法的模型组成各不相同，但其模型框架基本相同

11数学仿真和半实物仿真相关概念制导控制系统数学模型及其验证飞行器机（弹）体动力学及运动学模型描述飞行器推力、重力、气动力、操纵力与力矩间关系的六自由度刚体（或弹性体）方程飞行器相对运动模型描述飞行器接近目标的运动规律，本质是飞行器相对运动参数间的几何关系目标运动数学模型目标运动模型一般分为水平直线等速飞行（即等速平飞）和机动飞行两大类自动驾驶仪数学模型描述制导控制指令、伺服传动和弹体运动之间的关系，通常包括俯仰、偏航和滚动三个通道

12数学仿真和半实物仿真相关概念制导控制系统数学模型及其验证飞行器和目标的测量跟踪及控制指令形成装置的数学模型反映飞行器制导规律及由此而形成的控制指令干扰噪声模型产生随机干扰的因素一般有：目标反射信号幅度和有效中心的摆动；无线电电子设备的内噪声；敌方施放电子干扰等误差模型一般包括：天线罩瞒视误差，零位误差和斜率误差

13数学仿真和半实物仿真相关概念制导控制系统数学仿真系统的构成飞行器制导控制系统的数学仿真系统由硬件和软件两大部分构成硬件：仿真计算机系统、输人/输出设备及其他辅助设备软件：飞行器动力学、运动学模型，轨迹模型，飞行器相对运动模型，制导控制系统模型，环境模型

14数学仿真和半实物仿真相关概念数学仿真过程及主要内容制导控制系统性能仿真制导系统精度仿真系统故障分析仿真专题研究仿真主要内容：

15数学仿真和半实物仿真相关概念仿真结果分析与处理仿真结果分析仿真结果处理统计分析法系统辨识法贝叶斯分析法相关分析法频谱分析法遭遇时间的判定脱