基于Creator和Vega的寻的导弹飞控系统(3)

针对寻的导弹人在回路飞控系统的设计问题,提出一种 Vega/Creator 视景仿真与导弹飞控系统设计相结合的设计方法。

(2)导弹发射到达指定高度后，由转平控制函数生成控制信号传递给舵机，弹体随即产生响应。视窗显示，弹轴产生大约1 Hz~2 Hz的摆动，基本符合弹体短周期自振频率的设计目标。观察舵机偏转极性与幅度，与数字仿真大体一致。在引入了PID调节控制和舵机饱和限幅条件后，舵机及弹体的响应与实际情况基本吻合。在实现稳定巡航飞行后，监控视场切换为实际导引头模拟视场。

(3)通过搜索视窗发现目标后，操纵手选择最佳时机断开自巡航回路，导弹外回路指令切换到从飞行控制摇杆获取。在导引过程中，主场景为导弹导引头视场，即模拟操纵手在显示屏上看到的场景，副视场是导弹飞行状态视场。导弹控制指令由飞行控制摇杆生成，Vega通过接口函数调用摇杆实时参数并输入驾驶仪，这里飞行摇杆选用PC Joystick飞行手柄，进行配置的步骤如下：

1)使用vgNewIDev()建立新的vgIDev对象。

2)使用vgIDevSetDeviceFile()设置设备文件端口。 3)使用vgProp()对vgIDev配置。

4)使用vgIDevOpen()打开设备并开始读操作。 导弹由操纵手控制的实时仿真效果如图3所示。

图3 操纵手控制导弹仿真效果

3.3 飞控系统的设计参数检验

在对初步设计的系统参数进行视景仿真的过程中，通过观察导弹的飞行状况可以明确认识导弹的动态飞行过程，对于结果数据进行分析，可以确定控制系统设计中的问题根源，修正前的系统仿真结果如图4所示。

604020eg

r/0T-20-40-60

5 10 15 20 25 30 35

t/s

图4 导弹参数校正前全程俯仰角变化曲线

导弹在17 s后进入人在回路末制段，导弹俯仰角的变化

出现较大的幅值跳动，闭环系统在实时工作情况下表现为连续控制导致弹体摆动不收敛情形，最终造成导弹脱靶。分析以上问题，认为是由于操纵手的反应速度及操纵机构的延迟造成系统总体相位存在有较大的滞后，因此在Matlab中进行参数检验和调整实验，获得合适的补偿系统参数后对控制系统进行修正，得到切合实际的动态补偿能力。修正后的系统仿真结果如图5所示，图中显示，弹体俯仰角在操纵手控制条件下基本呈现合理的变化，在接近目标时震荡频率有所增

加，断开控制回路后导弹自由飞行命中目标。

604020eg

r/T0-20-40-60

5 10 15 20 25 30 35 40

t/s

图5 参数校正后俯仰角变化曲线

3.4 操纵手实时训练环境

由于导弹飞行与操作手操作的真实实时性，因此该系统成型后能够训练操作手，提高操作手对目标的打击能力。如果操作手在对导弹操纵熟练程度欠缺的情况下，不能对导弹适度调整，往往造成较大脱靶量，在十余秒之内用飞行摇杆控制导弹命中目标并非易事。操作手经过训练后，在实际打靶中，导弹命中率有了明显提高，5 m CEP由以前的65%上升到了90%，充分体现了该系统对操作手的训练要求。但由于系统并没有考虑风等随机干扰不确定性影响以及弹体动力学中非线性因素的影响。操作手虽经过训练，但直接命中目标仍有较大困难。

3.5 Vega与飞控系统相结合的设计方法

在导弹弹道与姿态实时解算视景仿真的基础上，引入操纵手的人体动力学环节，实现通过飞行数据分析重新设计飞行控制系统参数的过程。通过反复的实验，得到寻优的飞控系统参数，并体现了对操纵手训练的效果，形成人在回路Vega实时视景仿真与控制系统参数设计相结合的设计方法。

4 结束语

在Vega仿真飞行器运行轨迹实时地通过解算生成的基础上，留出必要的外设接口，为实物仿真引入回路创造了条件。通过Vega/Creator、数字仿真语言、弹道方程及控制理论相结合，得到基于C++平台的导弹控制系统的实时视景仿真系统。为控制系统的设计提供了较为便利的实验平台，通过人在回路闭合实验，可以使控制系统的设计在一定程度上更切合实际。通过人在回路对导弹的实时控制，操纵手根据系统运行的情况实时调整输入的过程是以人体动力学环节嵌入闭环系统进行实际考察的过程，控制系统针对不同操纵手的适应性以及操纵手的训练具有一定意义。

参考文献

[1] 王 乘, 周均清, 李利军, 等. Vega实时三维视景仿真技术[M].

武汉: 华中理工大学出版社, 2004.

[2] 祁载康, 曹 翟, 张天桥, 等. 制导弹药技术[M]. 北京: 北京理

工大学出版社, 2002.

[3] 薛定宇. 控制系统计算机辅助设计[M]. 北京: 清华大学出版社,

2006.

[4] 姚和平, 马捷中, 王 季, 等. 基于Vega 的通用面向对象仿真

程序[J]. 计算机工程, 2007, 33(14): 251-253.

[5] 钱杏芳, 林瑞熊, 赵亚男. 导弹飞行力学[M]. 北京: 北京理工大

学出版社, 2000.

编辑 索书志

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