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1、精品文档欢迎下载毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 大气层内飞行器姿态 控制规律设计与仿真 专 业 自动化 学 号 1060410109 学 生 张亚南 指 导 教 师 马萍 答 辩 日 期 精品文档欢迎下载哈尔滨工业大学毕业设计（论文）评语姓名： 张亚南 学号： 1060410109 专业： 自动化 毕业设计（论文）题目： 大气层内飞行器姿态控制规律设计与仿真 工作起止日期：_2010_年_03_ 月_01_ 日起 _2010_ 年_06_ 月_20_日止指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见：_ _指导教师签字： 指导教师职称： 评阅人评阅意见：_评阅教师签字： 评阅教师
2、职称： 精品文档欢迎下载答辩委员会评语：_ _根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定：学生 毕业设计（论文）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语：_ _答辩委员会主任（签字）： 职称：_ _答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _年 月 日精品文档欢迎下载哈尔滨工业大学毕业设计（论文）任务书姓 名： 张亚南 院 （系）：航天学院 控制科学与工程系专 业： 自动化 班 号： 10604101任务起至日期： 2010 年 03 月 01 日至 2010 年 06 月 20 日毕业设计（论文）
3、题目：大气层内飞行器姿态控制规律设计与仿真 立题的目的和意义：为了实现大气层内飞行器的姿态稳定控制，需要对飞行器的姿态控制方法进行分析和研究。本文在研究大气层内飞行器姿态运动过程中可能存在的主要问题的基础上，通过设计姿态控制规律，控制安装在飞行器尾部的 6 个姿态发动机的开关工作状态，使飞行器的姿态运动能够快速响应控制指令，且姿态角误差满足系统要求，从而实现飞行器姿态控制的目的。技术要求与主要内容：要求设计的姿态控制规律能够在允许的时间内使飞行器姿态角误差满足系统精度要求，即： ，仿真时间为 10 秒。0.1主要内容：1 建立大气层内飞行器绕质心动力学方程、绕质心运动学方程、姿态控制发动机的推
4、力方程和空气动力矩方程。2 设计姿态控制律，可用输入信息包括弹体三个姿态角、姿态角速度；输出信息为姿态控制发动机的开关信息。3 编写计算机仿真程序进行仿真验证，并对结果进行分析。精品文档欢迎下载进度安排：1、10.03.0110.04.15：查阅相关资料，了解大气层内飞行器的运行特点，分析姿态控制发动机的推力工作特性；了解坐标系定义，掌握大气层内飞行器数学模型的具体含义。2、10.04.1610.04.30：建立大气层内飞行器姿态运动数学模型。3、10.05.0110.05.15：了解 PD 控制规律设计方法，将拦截器姿态运动模型进行线性化。4、10.05.1610.05.30：初步设计 PD
5、 姿态控制规律，完成数学仿真流程图；编写仿真程序，初步验证控制律做出适当调整。5、10.06.0110.06.10：优化控制规律，验证不同初始条件下的控制效果，整理资料，整理仿真数据，分析仿真结果。6、10.06.1110.06.20：书写毕业论文。同组设计者及分工：无指导教师签字_年 月 日 教研室主任意见：教研室主任签字_年 月 日精品文档欢迎下载摘 要大气层内飞行的飞行器，为了保证其执行有效操纵，首要前提是使飞行器的姿态稳定，飞行器姿态控制系统是关系飞行器飞行成败的关键系统之一，其控制过程和方法一直是人们重视和关注的问题，它贯穿于飞行器的设计、使用、储存的整个生命周期。本文首先介绍了能够
6、表征大气层内飞行器飞行特性的坐标系地面坐标系、弹体坐标系、速度坐标系和弹道坐标系，并且推导了这些坐标系之间的变换关系。然后，根据大气层外内飞行器绕质心转动的动力学方程和绕质心转动的运动学方程组以及空气动力方程得出飞行器的姿态控制系统数学模型。由于此飞行器的姿态控制数学模型是强耦合、非线性的，因而在对其进行控制器设计之前，先要对其进行解耦和线性化处理，本文采用小扰动假设进行线性化。之后即可解除俯仰、偏航、滚转三个通道的耦合，分别建立其各自通道的传递函数。之后，运用 PD控制方法分别设计三个通道的控制律，使拦截器的姿态角能够快速准确的达到要求的指标。最后，设计软件仿真流程图，通过软件仿真验证设计结
7、果，并对结果进行比较分析。通过以上设计及仿真分析表明，通过对模型线性化及各通道解耦后，采用PD 控制，能够实现快速、稳定的达到指令要求的姿态位置。关键词 大气层内飞行器; 坐标系; 模型线性化; PD 控制；仿真精品文档欢迎下载AbstractAircraft flying within the atmosphere in order to ensure the implementation of effective manipulation of the most important prerequisite is that vehicle attitude stability and at
8、titude control system is the relationship between aircraft aircraft flight critical systems success is one, process and its control method has been the attention and concern of people it runs through the vehicles design, use, storage of the entire life cycleThis paper introduces the characterization of the atmosphere to the flight characteristics of aircraft coordinate system - the ground coordi
