本论文瞄准现代防空武器发展的热点方向,主要研究了弹炮一体化防空武器系统中旋转导弹的控制系统设计与仿真问题。论文以某预研型号自旋转导弹为研究对象,建立了表征旋转导弹飞行特性的非线性动力学与运动学数学模型,根据经典控制理论,运用预定增益极点配置方法和PID控制理论分别设计了旋转导弹的稳定系统与制导系统,并对该控制系统的工程实现方法进行了详细的探讨。在此基础上,运用MATLAB仿真工具对控制系统设计进行了数字仿真。仿真结果表明整个控制系统的工作情况良好。具体的说,本文主要进行了以下工作: (1) 研究了弹炮一体化武器系统在世界各国的理论研究与应用现状,阐述了发展该武器系统的可行性和紧迫性,并对武器系统发展趋势进行了大胆预测。 (2) 研究了典型自旋转导弹的控制原理。以我国某型红外制导自寻的地空导弹为实例,对典型旋转导弹的控制原理进行了阐述。 (3) 采用经典的导弹控制系统设计的瞬间固化原理和小扰动假设理论,建立了旋转导弹的数学模型,并对复杂的参数时变高阶非线性系统模型作了适当的降价简化与线性化处理。 (4) 在充分比较脉宽调制继电式舵控方案与正弦信号舵控方案的基础上,借鉴了国内外对不同控制方式的运用之后,构建了本文的控制系统设计思想。基于脉宽调制控制方式,用预定增益控制的极点配置方法对旋转导弹稳定系统进行了设计和仿真,并详细论述了其工程实现方法。 (5) 在对现有PID控制理论广泛深入学习的基础上,运用Matlab/Simulink工具,对旋转导弹PID控制系统进行了计算机辅助设计和NCD优化设计和仿真。并对其工程实现方法进行了详细论述。 (6) 由于导弹制导控制系统是一个以导弹为控制对象,具有随机输入的非线性时变系统,因此其数学模型非常复杂,仿真建模难度较大。尤其是由于导弹的旋转,其仿真比通常的不旋转导弹更复杂。本文运用面向对象建模方法构造了全系统的仿真模型,针对假想目标(敌机)的不同条件,对导弹飞行进行了仿真研究。