图1。1 俄罗斯Kab-500L制导炸弹

1。3 本文的主要工作和安排

（1）第一章：绪论。本章提出了选题的背景和意义，简单介绍了制导控制系统的主要任务。

（2）第二章：弹道方程的建模。本章针对制导炸弹的俯仰平面，建立了制导炸弹纵向运动的弹道方程。介绍了之后制导和控制系统中涉及的参数，并为下面控制器设计和制导炸弹导引律设计奠定基础。

（3）第三章：控制系统设计。本章直接根据所选择的结构图，选择合适的参数，使得自动驾驶仪能够在满足使得制导炸弹稳定的基础之上对导引律实时的进行跟踪。

（4）第四章：导引律设计。本章首先介绍几种不同的导引方法，并在进行比较之后采取了比例导引法来确定制导炸弹的飞行弹道，并将制导炸弹法向过载算出来作为导引信号。

（5）第五章：全弹道仿真验证控制飞行。在编写出MATLAB程序[8][9]之后，改变投弹条件，验证影响制导炸弹飞行的各个因素。

2  制导炸弹模型的建立

2。1制导炸弹建模的依据和假设条件

制导炸弹通过其运动方程来描述制导炸弹运动所受的力和力矩，制导炸弹运动的速度、加速度，姿态和位置等飞行运动参数之间关系的方程组。主要是由运动学方程、动力学方程、几何关系方程、质量变化方程、控制系统方程等组成[11]。根据经典力学所提出的，任何一自由刚体在空间的自由运动都可以看成刚体质心的平动以及绕着刚体质心转动的合成。所以说制导炸弹瞬间位置信息的三个自由度和制导炸弹瞬间姿态信息的三个自由度决定了制导炸弹的整个瞬间信息。对此，将采用经典力学中的牛顿第二定律以及动量矩定理来分别对位置和姿态信息进行建模和描述。本论文主要研究的是制导炸弹俯仰平面的控制和制导结构，因此，Oxyz坐标系转化为Oxy二维坐标系。将基于以下假设，对制导炸弹运动方程简化。

（1）忽略弹体中的一些次要因素，弹体中的弹性形变、哥式力（弹体发动机中液体流动产生的惯性力）、变分力等。

（2）忽略弹体的质量变化。

（3）在短距离内，忽略地球模型所带来的误差，假设制导炸弹一直在平直的平面上飞行。

2。2制导炸弹俯仰平面运动方程的建立

2。2。1制导炸弹质心的动力学方程   （2-1）                         

方程（2-1）分别表示的是制导炸弹质心的切向加速度方程和法向加速度方程，式中：

m表示制导炸弹的质量；

V表示制导炸弹当前的速度大小；

X表示制导炸弹所受的空气阻力，与制导炸弹速度方向相反；

θ表示弹道倾角，表示制导炸弹速度矢量与水平面之间的夹角，速度矢量指向水平面上方为正，反之为负；

Y表示升力。

2。2。2制导炸弹质心的运动学方程          （2-2）

在方程（2-2）中，和分别表示制导炸弹横向和纵向的速度分量。

2。2。3绕质心转动动力学和运动学方程 （2-3）

在方程（2-3）中，

表示纵向绕质心的转动惯量；

表示制导炸弹的俯仰角，是弹体纵轴与水平面的夹角，弹体纵轴指向水平面的上方为正，反之为负；

表示制导炸弹俯仰角速度；

表示制导炸弹所受的气动俯仰力矩。

2。2。4制导炸弹的几何关系方程

                                                                   （2-4）