[发明专利]一种使用立式三轴转台验证3-2-1转序飞行运动模型的半实物仿真方法

说明书

本发明一种使用立式三轴转台验证3‑2‑1转序飞行运动模型的半实物仿真方法，属飞行器控制仿真领域，涉及到弹体绕心运动的3‑2‑1转序模型以及半实物仿真。本发明通过解算弹体模型获取弹体的三轴角速度，再以三轴角速度为输入进一步解算立式转台各框的转角。使用导航模块对安装在立式转台上的“弹体”姿态角进行解算，验证了本文所提方法的可行性。采用本方法，在使用立式转台进行3‑2‑1转序运动模型的半实物仿真验证时可以很大程度上减小方法误差，有更为广泛的适用性。

技术领域

本发明一种使用立式三轴转台验证3-2-1转序飞行运动模型的半实物仿真方法，属飞行器控制仿真领域，涉及飞行器绕心运动模型和姿控系统的半实物仿真。

背景技术

对于近程导弹姿态控制系统等的检验主要依靠飞行试验，然而若仅依靠飞行试验来验证姿控系统的性能则代价十分昂贵。而一种工程领域中较为常见的、应用较为广泛的仿真技术——半实物仿真则可以在一定程度上解决上述代价昂贵的问题。惯组是半实物仿真试验回路中必不可少的一环。而对于惯组在控制系统中性能的验证往往需要三轴转台。

三轴转台一般分为卧式转台和立式转台；飞行运动模型的转序则是针对发惯系变换到本体系的旋转顺序而言，一般分为3-2-1转序和2-3-1转序。半实物仿真验证3-2-1转序运动模型时往往使用卧式转台，2-3-1转序则使用立式转台，我们可以称之为相匹配转台。然而，由于转台性能、成本、时间等因素的制约，有时也使用非匹配转台进行半实物仿真验证。以验证3-2-1转序运动模型的半实物仿真为例，使用立式转台(非匹配转台)进行相应半实物仿真时，一般采用的方法有两个，一是，直接将立式转台当作卧式转台使用，将俯仰角给中框，偏航角给外框；二是，将立式转台的中框(俯仰框)作为偏航框，而外框(偏航框)作为俯仰框。

由于近程导弹一般体积较小、带载能力十分有限，所以一般采用体积较小的IMU。而随着MEMS技术的发展，越来越多的微机电角速率陀螺被用于导弹中，此时，若使用立式转台进行3-2-1转序半实物仿真，则上述两种方法的方法误差不可忽略。

发明内容

本文提出了一种使用立式三轴转台验证3-2-1转序飞行运动模型的半实物仿真方法，能很好的减小上文所述两种传统使用非匹配转台进行半实物仿真时的方法误差。该发明在不考虑地球自转时，理论上无方法误差。但是在实际使用时由于惯性器件精度、转台精度、安装偏差、截断误差等诸多因素，导航组件按照此方法解算的姿态角与原始姿态角之间仍存在一定偏差，尽管如此，相比传统的两种方法，该偏差较小。

本发明的技术解决方案是：

本发明与传统的两种方法相比优点在于：

(1)本文提出的方法在不考虑地球自转时，理论上不存在方法误差。但是实际上由于地球自转、转台精度、惯组安装偏差、惯组元件零漂、初始对准偏差、四阶L-K方法误差、数据截断误差等一系列因素影响，按照本文方法进行半实物仿真最终的导航结果与原始数据之间仍然存在一定偏差；

(2)对于近程导弹而言，往往忽略地球曲率和自转，且飞行时间较短，飞行高度较低，换言之，对于近程导弹而言即便不考虑地球曲率和自转也有很好的精度，因此本文提出的方法对于近程导弹而言有极大的契合度；

(3)本文提出的立式转台验证3-2-1运动模型的半实物仿真方法，需要根据弹体三轴角速度实时解算立式转台三轴转角，使用四阶L-K法解算，运算量较小，不会在半实物仿真时额外增加系统的链路传输延时；

(4)相比于传统两种方法，本文提出的方法适用性更高。例如弹体进行大俯仰大偏航机动时，按照传统的两种方法使用立式三轴转台进行半实物仿真验证可能不适合，而本提出的方法仍是可行的。

附图说明

图1：按照后文具体步骤，使用立式转台进行3-2-1转序弹体运动模型半实物仿真流程图

图中

核心算法2-具体实施方式的步骤(2)；