实验二-导弹自寻的制导律设计与仿真

南京航空航天大学导弹与制导控制系统实验课题导弹自寻的制导律设计与仿真提交报告人030810230朱德政学院自动化学院专业自动化2011年12月9日实验目的了解导弹制导律的设计、实验，加深对导弹自寻的制导律的理解。实验要求实验准备理论基础：学习过导弹制导与控制系统原理相关课程软件基础：熟悉Matlab等相关软件实验设计要求熟练应用Matlab编程语言设计各种形式的制导律，不少于3种实验原理相对运动方程是指描述导弹、目标、制导站之间相对运动关系的方程，建立相对运动方程是导引弹道运动学分析方法的基础。相对运动方程习惯上建立在极坐标系中，其形式最简单。下面分别建立自动瞄准制导的相对运动方程。自动瞄准制导的相对运动方程实际上是描述导弹与目标之间相对运动关系的方程。其中——导弹相对目标的距离。导弹命中目标时——目标线与基准线之间的夹角，称目标方位角（简称目标线角）若从基准线逆时针转到目标线上时，则为正。plot(t,y(:,1),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('导弹与目标之间的距离r/m');title('平行接近法');%目标线与基准线之间夹角q的变化情况；figure(2);plot(t,y(:,2),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标线与基准线之间的夹角q');title('平行接近法');%目标线与基准线之间夹角的角速率变化情况；figure(3);plot(t,y(:,3),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标线与基准线之间夹角的角速率');title('平行接近法');仿真曲线如下：追踪法制导律所决定的导弹和目标的运动学关系制导律仿真的初始条件为：初始距离；Vm=1.5M；Vd=3.8M(其中M为马赫数)；，。%==========引导运动方程==========%%dr/dt=Vm*cos(atam)-Vd*cos(ata);%r*dq/dt=Vd*sin(ata)-Vm*sin(atam);%q=ata+sgma=atam+sgmam;%pse1=0;%===========初始条件============%%r=3000;q=90;sgmam=60;%Vm=1.5;Vd=3.8;M=0.5;%飞行速度的马赫数；Vsp=340;%空气中的声速；Vm=M*Vsp;sgmam=80;%假设目标的速度矢量与基准线的夹角为80度；%一阶线性微分方程组；fun=@(t,x)[1.5*Vm*cos((x(2)-sgmam)*pi/180)-3.8*Vm;(-1.5*Vm*sin((x(2)-sgmam)*pi/180))/x(1);(-1.5*Vm*sin((x(2)-sgmam)*pi/180))/x(1)];x0=[3000.0;90.0;90.0];%求解初始条件；[t,y]=ode45(fun,[0,7.6],x0);%求解微分方程组；%导弹与目标之间的距离r的变化情况；figure(1);plot(t,y(:,1),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('导弹与目标之间的距离r/m');title('追踪法引导律');%目标线与基准线之间夹角q的变化情况；figure(2);plot(t,y(:,2),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标线与基准线之间的夹角q');title('追踪法引导律');%导弹速度矢量与基准线之间的夹角sgma变化情况；figure(3);plot(t,y(:,3),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('导弹速度矢量与基准线之间的夹角sgma');title('追踪法引导律');%目标线与基准线之间的角速率的变化情况；s=y(:,2);T=t;N=length(s);M=length(T);figure(4);yq=zeros(1,N-1);Tq=zeros(1,N-1);fork=1:N-15;Tq(k)=T(k);yq(k)=(s(k+1)-s(k))/(T(k+1)-T(k));endplot(Tq,yq,'r*','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标线与基准线之间的夹角q的变化率');title('追踪法引导律');比例导引法所决定的导弹和目标的运动学关系制导律仿真的初始条件为：初始距离；Vm=1.5M；Vd=3.8M(其中M为马赫数)；，。%==========引导运动方程==========%%dr/dt=Vm*cos(atam)-Vd*cos(ata);%r*dq/dt=Vd*sin(ata)-Vm*sin(atam);%q=ata+sgma=atam+sgmam;%pse1=0;%===============================%M=0.5;%飞行速度的马赫数；Vsp=340;%空气中的声速；V0=M*Vsp;Vd=3.8*V0;%导弹的飞行速度；Vm=1.5*V0;%目标的飞行速度；sgmam=60;%假设目标的速度矢量与基准线的夹角为60度；%=============比例导引参数K的设置================%K=2.0;%一阶线性微分方程组；fun=@(t,x)[Vm*cos(x(3)*pi/180)-Vd*cos(x(4)*pi/180);(Vd*sin(x(4)*pi/180)-Vm*sin(x(3)*pi/180))/x(1);(Vd*sin(x(4)*pi/180)-Vm*sin(x(3)*pi/180))/x(1);(1-K)*(Vd*sin(x(4)*pi/180)-Vm*sin(x(3)*pi/180))/x(1)];x0=[3000.0;90.0;30;40];%求解初始条件；[t,y]=ode45(fun,[0,10.6],x0);%求解微分方程组；%导弹与目标之间的距离r的变化情况；figure(1);plot(t,y(:,1),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('导弹与目标之间的距离r/m');title('比例导引法');%目标线与基准线之间夹角q的变化情况；figure(2);plot(t,y(:,2),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标线与基准线之间的夹角q');title('比例导引法');%目标速度矢量与目标线之间夹角的变化情况；figure(3);plot(t,y(:,3),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标速度矢量与目标线之间夹角');title('比例导引法');%导弹速度矢量与目标线之间夹角的变化情况；figure(4);plot(t,y(:,4),'r','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('导弹速度矢量与目标线之间夹角');title('比例导引法');s=y(:,2);T=t;N=length(s);M=length(T);figure(5);yq=zeros(1,N-1);Tq=zeros(1,N-1);fork=1:N-15;Tq(k)=T(k);yq(k)=(s(k+1)-s(k))/(T(k+1)-T(k));endplot(Tq,yq,'r*','LineWidth',2);gridon;xlabel('时间/s');ylabel('目标线与基准线之间的夹角q的变化率');title('比例导引法');五、实验结论（1）自寻的制导规律多属于速度导引，即对导弹的速度矢量给出某种特定的约束。自寻的指导是一种仅涉及导弹与目标相对运动的制导方式，因此，在运动学上它只涉及目标与导弹的相对运动。（2）各种引导方法中，平行接近法是比较理想的引导方法，与其它引导方法相比，导弹飞行弹道比较平直、曲率比较小。但实现引导规律所需测量的参量不易测量，制导系统比较复杂。（3）比例导引法无论从对快速机动目标的响应能力来说，还是从制导精度上看，比例引导法都有明显的优点，且比例引导法在工程上易于实现。（