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虽然高炮在防空作战中历史悠久,但是随着防空导弹的出现,曾几何时它似乎要淡出人们的视野,但无论是近几次的世界局部战争结果,还是从射击学原理的严格证明,高炮在防空作战中具有不可替代性!然而常规高炮命中精度十分低,只能靠集火射击来毁伤目标,这对后勤补给带来很大压力,因此如何在目前条件下,发掘高炮潜力是防空作战中亟待解决的问题,本文就是以此为出发点,在国防预研基金“×x××××”的支持下,对防空反导中普遍使用的高速高旋弹制导化做了相关研究,旨在当前技术条件下,提高命中精度和作战效率。基于旋转稳定的弹药制导技术由本课题组提出,定义为“机动弹药”,其主要特点是:利用高初速作动力,利用高自旋提供稳定功能,利用可控的底喷制导高低,利用可控的偏流制导方位。这是一种新型弹药,结合我国现有的技术储备和近年来国防预研成果而提出,对防空反导具有积极意义。本文就是以此为基点,探讨了底排和滑块机构用于机动弹药制导的可行性,结果表明这两种技术是有效的,进而对具体控制策略进行了研究,全文包含以下两个方面内容:(1)底排:主要是第2章。针对六自由度的底排弹模型,仿真分析表明点火时间和排气量两个因素对外弹道的影响明显,而且主要表现在高低,从而证明底排用于控制是有效的,但是由于火药燃烧的不稳定性,这种控制方式只能实现“粗调”高低;同时为了提高机动弹药的毁伤概率,研究了多发命中问题,提出了一种新的多重命中体制:基于底排的多重命中体制,可为机动弹药作战提供有益补充。对这种命中体制进行了理论分析,针对两个约束条件下求解两个控制参数的问题,给出了一种同频射击条件下的多重命中算法求解射角未知的两点边值问题,最终得到初始弹道射角和底排延时点火时间,并作了仿真研究,并将这种体制纳入到机动弹药的制导系统之中。(2)滑块机构:这是本文研究的主要内容(包括3-7章)。针对滑块机构作为控制方式的情形做了研究,结果表明滑块机构可实现对机动弹药高低和偏流的控制,但是其调节能力是有限的,所以这种方式属于“细调”。首先,提出了一种适合于机动弹药的滑块控制机构,建立了多体系统的动力学模型,对外弹道参数在滑块运动下的变化作了详细的仿真研究,得到在文中的机构设置下外弹道参数可控制的关键结论,同时给出了一种简化模型,并对模型的角速度和稳定性做了分析与仿真研究;其次,从控制角度对系统模型进行了分析,结果表明姿态控制器是核心,同时姿态回路的角速度和角度回路具有明显的多时间尺度特性,给出了控制器设计的总体思路;最后,对角速度的快时间回路建立了控制模型,并简化得到了状态空间形式,以满意控制理论设计了控制律来达到跟踪角速度的目的;对于角度的慢时变回路,同样建立了控制模型,采用逆系统方法设计了内环控制器,外环采用具有鲁棒性的PID控制器,在基于极点分布约束的条件下得到了外环控制器参数,并对这两种时变回路的控制效果进行了仿真。