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捷联惯导系统姿态算法比较 被引量:48
1
作者 孙丽 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第3期6-10,共5页
姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,解算姿态阵相当于建立起数学平台,其精度对捷联惯导系统的精度影响很大。该文就实际应用,对欧拉角法、方向余弦法、四元数算法、罗德利格参数法、优化旋转矢量算法及一种改进的递推旋... 姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,解算姿态阵相当于建立起数学平台,其精度对捷联惯导系统的精度影响很大。该文就实际应用,对欧拉角法、方向余弦法、四元数算法、罗德利格参数法、优化旋转矢量算法及一种改进的递推旋转矢量算法做了分析,并在典型圆锥运动输入下,对后五种算法进行了仿真,为姿态算法的研究提供了参考。 展开更多
关键词 捷联姿态算法 精度 圆锥运动 比较
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捷联惯导姿态算法若干问题的研究 被引量:11
2
作者 张士邈 刘放 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第2期1-6,共6页
研究了捷联系统姿态更新的等效旋动矢量算法,并以锥运动为条件,对等效旋动矢量算法进行了优化。此外还对四元数、旋动矢量及其优化算法进行了仿真比较,仿真结果表明:等效转动矢量算法的精度明显优于四元数算法,且等效转动矢量的采样频... 研究了捷联系统姿态更新的等效旋动矢量算法,并以锥运动为条件,对等效旋动矢量算法进行了优化。此外还对四元数、旋动矢量及其优化算法进行了仿真比较,仿真结果表明:等效转动矢量算法的精度明显优于四元数算法,且等效转动矢量的采样频率越高,姿态更新算法的精度就越高。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 锥运动 四元数 等效旋动矢量 仿真比较 采样频率 姿态更新算法
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基于章动运动理论的火箭弹锥形运动稳定性分析 被引量:20
3
作者 闫晓勇 杨树兴 张成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1291-1296,共6页
基于自旋弹体短周期力矩投影的动力学方程,建立了以弹体摆动章动角和进动角为变量的弹体锥形运动的非线性数学模型,通过引入广义章动角及进动角速率,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了弹... 基于自旋弹体短周期力矩投影的动力学方程,建立了以弹体摆动章动角和进动角为变量的弹体锥形运动的非线性数学模型,通过引入广义章动角及进动角速率,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了弹体章动及进动运动的相互关系,给出了自旋弹体章动运动稳定性条件。对非线性模型,研究了章进动运动对弹体锥形运动极限环的作用,给出了弹体锥形运动稳定时自旋弹体章动角度及进动角速度应满足的解析关系。 展开更多
关键词 航空、航天科学技术基础学科 自旋弹 锥形运动 章动 稳定性
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捷联惯导系统中的圆锥和伪圆锥运动研究 被引量:12
4
作者 余杨 张洪钺 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第5期1-4,共4页
分别对圆锥运动和伪圆锥运动的产生原因、表达形式,以及对捷联惯导系统的影响进行了分析。由于圆锥运动和伪圆锥运动并不相同,因此圆锥运动补偿算法将对两者产生不同的效果。数字仿真表明,圆锥补偿算法可以大大降低经典圆锥运动对捷联... 分别对圆锥运动和伪圆锥运动的产生原因、表达形式,以及对捷联惯导系统的影响进行了分析。由于圆锥运动和伪圆锥运动并不相同,因此圆锥运动补偿算法将对两者产生不同的效果。数字仿真表明,圆锥补偿算法可以大大降低经典圆锥运动对捷联导航系统的不利影响,但同时却会增大伪圆锥运动对捷联导航系统的不利影响。因此在实际应用当中,应当结合圆锥运动和伪圆锥运动对系统的影响比重,选择合适的圆锥补偿算法。 展开更多
关键词 捷联惯性导航 圆锥运动 圆锥误差 伪圆锥运动 圆锥误差补偿算法
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基于陀螺力学的旋转导弹锥形运动分析 被引量:16
5
作者 任天荣 马建敏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2082-2087,共6页
针对旋转导弹飞行中弹体的锥形运动,利用陀螺动力学中的双自由度陀螺线性扰动方程建立数学模型,分别分析了纵向静稳定力矩和侧向力矩对旋转导弹锥形运动的作用机理;利用布尔加可夫相空间方程组,分析线性气动阻尼对旋转导弹的锥形运动的... 针对旋转导弹飞行中弹体的锥形运动,利用陀螺动力学中的双自由度陀螺线性扰动方程建立数学模型,分别分析了纵向静稳定力矩和侧向力矩对旋转导弹锥形运动的作用机理;利用布尔加可夫相空间方程组,分析线性气动阻尼对旋转导弹的锥形运动的影响。结果表明,旋转导弹锥形运动的幅度随弹体气动静稳定性而增加,故气动参数mzα的选择应以导弹质心最靠后时仍能保持弹体纵向中立静稳定为标准,而且线性气动阻尼对旋转导弹的锥形运动的稳定是不利的,并最后导致旋转导弹锥形运动的发散。 展开更多
关键词 旋转导弹 陀螺动力学 锥形运动 稳定性
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火箭弹锥形运动稳定性分析 被引量:14
6
作者 王华毕 吴甲生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期562-566,共5页
根据滚转火箭弹的动力学方程,给出了在弹体坐标系下无控低速滚转火箭弹在被动飞行段的锥形运动方程组。对方程进行线性化,采用里雅谱诺夫一级近似方法,得出其系统稳定性方程。由Hurwitz判别准则,找出侧向力矩对系统稳定性的影响。结合... 根据滚转火箭弹的动力学方程,给出了在弹体坐标系下无控低速滚转火箭弹在被动飞行段的锥形运动方程组。对方程进行线性化,采用里雅谱诺夫一级近似方法,得出其系统稳定性方程。由Hurwitz判别准则,找出侧向力矩对系统稳定性的影响。结合实际算例验证侧向力矩对火箭弹锥形运动的影响并通过仿真得到临界转速和临界锥角。 展开更多
关键词 飞行器控制 导航技术 锥形运动 稳定性 火箭弹 侧向力矩
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尾翼稳定大长径比无控旋转火箭弹的锥形运动与抑制 被引量:13
7
作者 雷娟棉 吴甲生 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期455-457,共3页
分析了尾翼稳定大长径比无控旋转火箭弹的锥形运动,指出由旋转诱导产生的面外力和面外力矩是锥形运动产生的原因。小攻角时,面外力和面外力矩主要是马格努斯力和马格努斯力矩。根据正、反装卷弧形尾翼及平板形尾翼外形滚转特性的风洞实... 分析了尾翼稳定大长径比无控旋转火箭弹的锥形运动,指出由旋转诱导产生的面外力和面外力矩是锥形运动产生的原因。小攻角时,面外力和面外力矩主要是马格努斯力和马格努斯力矩。根据正、反装卷弧形尾翼及平板形尾翼外形滚转特性的风洞实验结果,指出通常采用的正装正向旋转的卷弧形尾翼会使锥形运动加剧;将卷弧形尾翼反装且反向旋转是抑制和减小大长径比无控旋转火箭弹锥形运动的有效措施。 展开更多
关键词 气动特性 滚转特性 火箭弹 马格努斯力矩 锥形运动
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基于锥形运动的制导火箭速度控制导引律设计 被引量:12
8
作者 刘鹏云 孙瑞胜 +1 位作者 李伟明 明超 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期933-941,共9页
针对制导火箭落点速度的约束要求,提出了一种采用锥形运动控制导弹飞行速度的导引方法。该方法首先设计了满足速度约束的虚拟目标理想运动轨迹,将导弹减速控制问题转化为对虚拟目标的追踪导引问题,通过建立制导火箭与虚拟目标的相对运... 针对制导火箭落点速度的约束要求,提出了一种采用锥形运动控制导弹飞行速度的导引方法。该方法首先设计了满足速度约束的虚拟目标理想运动轨迹,将导弹减速控制问题转化为对虚拟目标的追踪导引问题,通过建立制导火箭与虚拟目标的相对运动模型,分析了弹目相对位置和相对速度的关系,推导了具有速度控制的导引律一般形式,并采用动态逆控制理论设计了锥形运动控制指令和导引参数。通过数字仿真对比了不同落角约束条件下导弹锥形运动的速度控制效果,结果表明该方法设计的导引律能够满足制导火箭速度约束要求,且制导精度高、控制效果好,为导弹锥形运动速度控制技术提供了参考。 展开更多
关键词 制导火箭 锥形运动 速度控制 导引律 动态逆 虚拟目标
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火箭弹锥形运动的数学仿真与抑制措施 被引量:10
9
作者 王华毕 吴甲生 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期196-199,共4页
通过对卷弧形尾翼3种不同安装方式大长径比无控低速旋转火箭弹的气动特性进行数值计算,并进行六自由度弹道数值仿真,验证了火箭弹的锥形运动以及尾翼安装方式对锥形运动的影响,进一步证明了卷弧形尾翼采用反装让弹体反向滚转可抑制低速... 通过对卷弧形尾翼3种不同安装方式大长径比无控低速旋转火箭弹的气动特性进行数值计算,并进行六自由度弹道数值仿真,验证了火箭弹的锥形运动以及尾翼安装方式对锥形运动的影响,进一步证明了卷弧形尾翼采用反装让弹体反向滚转可抑制低速旋转无控火箭弹的锥形运动. 展开更多
关键词 气动特性 火箭弹 锥形运动 数值仿真
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Coning motion stability of wrap around fin rockets 被引量:8
10
作者 MAO XueRui YANG ShuXing XU Yong 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2007年第3期343-350,共8页
Both the asymptotical stability criterion and the bounded stability criterion of the coning motion for wrap around fin(WAF) rockets are proposed through the analy-sis of coning motion equations,which can be easily use... Both the asymptotical stability criterion and the bounded stability criterion of the coning motion for wrap around fin(WAF) rockets are proposed through the analy-sis of coning motion equations,which can be easily used to determine the exis-tence of the coning motion during the rocket design. The correctness of the crite-rions is verified by mathematical simulation examples of a WAF rocket with differ-ent setting angles. It is also found that the setting angle of WAF has great effects on the rolling moment and side moment of the rocket. 展开更多
关键词 coning motion wrap AROUND FINS setting angle dynamic STABILITY
原文传递
卷弧翼火箭弹圆锥运动收敛速度计算方法 被引量:9
11
作者 赵良玉 杨树兴 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期15-19,共5页
为研究卷弧翼火箭弹圆锥运动稳定情况下的收敛速度,以章动角坐标系下描述其运动性态的微分方程组为基础,运用小偏差线性化方法和劳斯判据得到了卷弧翼火箭弹圆锥运动的渐近稳定性判别条件。在满足该条件的情况下,推导了圆锥运动收敛速... 为研究卷弧翼火箭弹圆锥运动稳定情况下的收敛速度,以章动角坐标系下描述其运动性态的微分方程组为基础,运用小偏差线性化方法和劳斯判据得到了卷弧翼火箭弹圆锥运动的渐近稳定性判别条件。在满足该条件的情况下,推导了圆锥运动收敛速度的通用计算公式,并指出圆锥运动的过渡过程是指数收敛过程和振荡收敛过程的叠加。算例表明,该计算公式所得结果与原非线性方程组所得结果吻合较好。最后,指出只适用于小锥角情况是该方法的局限性,并给出了进一步的研究方向。 展开更多
关键词 卷弧翼火箭弹 圆锥运动 收敛速度 线性化
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AN IMPROVED ROTATION VECTOR ATTITUDE ALGORITHM FOR LASER STRAP-DOWN INERTIAL NAVIGATION SYSTEM 被引量:6
12
作者 林雪原 刘建业 刘红 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2003年第1期47-52,共6页
The laser gyro is most su it able for building the strap down inertial navigation system (SINS), and its acc uracy of attitude algorithm can enormously affect that of the laser SINS. This p aper develops three improv... The laser gyro is most su it able for building the strap down inertial navigation system (SINS), and its acc uracy of attitude algorithm can enormously affect that of the laser SINS. This p aper develops three improved algorithmal expressions for strap down attitude ut ilizing the angular increment output by the laser gyro from the last two and cur rent updating periods according to the number of gyro samples, and analyses the algorithm error in the classical coning motion. Compared with the conventional algorithms, simulational results show that this improved algorithm has higher precision. A new way to improve the rotation vector algorithms is provided. 展开更多
关键词 laser gyro strap down attitude algo rithm coning motion rotation vector error analysis QUATERNION
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捷联惯导姿态算法的测试输入研究 被引量:6
13
作者 魏小莹 付振宪 邓正隆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第1期1-6,共6页
总结了经典圆锥运动、广义圆锥运动、规则进动运动、随机角运动、温和环境等捷联姿态算法的测试输入及各自评价姿态算法性能的标准。推导出了不同频率的圆锥运动的角速率,并考查了其不可交换性误差特性,证明在此输入下算法的性能可以由... 总结了经典圆锥运动、广义圆锥运动、规则进动运动、随机角运动、温和环境等捷联姿态算法的测试输入及各自评价姿态算法性能的标准。推导出了不同频率的圆锥运动的角速率,并考查了其不可交换性误差特性,证明在此输入下算法的性能可以由经典圆锥运动来反映。提出了沿参考坐标系方向的圆锥运动,推导出了机体的角速率,并对其不可交换性误差进行了仿真研究。最后给出了在此输入下姿态算法的评价方法。沿参考坐标系方向的圆锥运动是一种新的更为普遍的测试输入。 展开更多
关键词 捷联惯导 姿态算法 测试输入 圆锥运动
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旋转弹锥形运动发生区间及频率特性研究 被引量:8
14
作者 任天荣 马建敏 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期295-300,共6页
针对旋转弹体飞行中出现的锥形运动问题,建立了关于发动机端面燃烧的旋转弹的变质量陀螺方程,运用李亚普诺夫一次近似理论,分析了主动段飞行的旋转弹姿态运动关于零点收敛、发散的条件,及发生锥形运动区间,并得出关于旋转弹锥形运动振... 针对旋转弹体飞行中出现的锥形运动问题,建立了关于发动机端面燃烧的旋转弹的变质量陀螺方程,运用李亚普诺夫一次近似理论,分析了主动段飞行的旋转弹姿态运动关于零点收敛、发散的条件,及发生锥形运动区间,并得出关于旋转弹锥形运动振荡频率的解析公式,从理论上说明了旋转弹在实际飞行中所表现的不同3个频率特征,即弹体无阻尼振荡频率高于其主动段自由飞行的振荡频率;弹体主动段自由飞行振荡频率高于其小舵偏机动飞行的振荡频率。最后,解释了旋转火箭弹的"掉弹"现象。 展开更多
关键词 旋转弹 锥形运动 发生区间 振荡频率 旋转火箭弹
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提高卷弧翼火箭弹圆锥运动渐近稳定性的几个方法 被引量:8
15
作者 赵良玉 杨树兴 焦清介 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期369-372,共4页
定量分析了火箭弹外弹道参数、标志量和几何参数对平衡转速及临界转速的影响趋势,指出在降低火箭弹飞行速度、将火箭弹质心位置前移、保持尾翼等效面积不变的情况下,减小尾翼展长、增大其弦长及减小尾翼安装角等均有利于提高其圆锥运动... 定量分析了火箭弹外弹道参数、标志量和几何参数对平衡转速及临界转速的影响趋势,指出在降低火箭弹飞行速度、将火箭弹质心位置前移、保持尾翼等效面积不变的情况下,减小尾翼展长、增大其弦长及减小尾翼安装角等均有利于提高其圆锥运动的渐近稳定性。探讨了圆锥运动稳定性判别与弹道仿真一体化的分析方法,指出只需判断速度最大点的圆锥运动稳定性态即可评估整个飞行过程中的圆锥运动稳定性态;最后,说明了该分析方法的不足,并讨论了进一步研究的方向。 展开更多
关键词 卷弧翼火箭弹 圆锥运动 渐近稳定性
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旋转钝锥双平面拍摄风洞自由飞试验 被引量:8
16
作者 蒋增辉 陈农 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期777-781,共5页
在高超声速风洞中开展了双平面拍摄风洞自由飞试验,对高超声速下(6马赫)旋转钝锥的动稳定特性进行了研究.采用两光路垂直正交的双平面拍摄光路系统,实现了对风洞中自由飞行的旋转钝锥在水平和垂直2个平面内飞行姿态的直接同步拍摄和记录... 在高超声速风洞中开展了双平面拍摄风洞自由飞试验,对高超声速下(6马赫)旋转钝锥的动稳定特性进行了研究.采用两光路垂直正交的双平面拍摄光路系统,实现了对风洞中自由飞行的旋转钝锥在水平和垂直2个平面内飞行姿态的直接同步拍摄和记录,实现对模型锥形运动在2个平面的直观观察和深入研究.利用双平面同步拍摄的试验数据,对双平面数据辨识方法进行了研究,进而获得了模型的静、动导数系数,给出了判断模型运动稳定性的判据. 展开更多
关键词 双平面拍摄 风洞自由飞试验 锥形运动 三周期拟合
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圆锥运动及其影响的3种描述方法 被引量:6
17
作者 余杨 张洪钺 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期956-960,共5页
从旋转矢量方法、欧拉角方法及刚体有限转动方法出发对圆锥运动及其影响进行了阐述,得到了各方法下的等效陀螺漂移公式以及三者之间的关系;并对圆锥补偿算法在每种方法下的补偿效果进行了研究.结果表明:刚体有限转动方法与旋转矢量方法... 从旋转矢量方法、欧拉角方法及刚体有限转动方法出发对圆锥运动及其影响进行了阐述,得到了各方法下的等效陀螺漂移公式以及三者之间的关系;并对圆锥补偿算法在每种方法下的补偿效果进行了研究.结果表明:刚体有限转动方法与旋转矢量方法是完全等价的,欧拉角方法仅在小角度振动情况下与它们等价;圆锥补偿算法在旋转矢量方法和欧拉角方法下均有效,并在振动角较小时补偿效果一致.旋转矢量方法和刚体有限转动方法重点在于圆锥补偿算法的开发,而欧拉角方法重点则在于指导圆锥运动转台实验设计以验证圆锥补偿算法. 展开更多
关键词 圆锥运动 等效陀螺漂移 旋转矢量 欧拉角 有限转动
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基于多项式迭代的等效旋转矢量微分方程精确数值算法 被引量:7
18
作者 严恭敏 李思锦 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期708-712,共5页
提出了一种基于多项式迭代的求解等效旋转矢量微分方程(Bortz方程)的新算法,以角速度多项式作为输入,利用泰勒级数将Bortz方程中的余切函数展开成多项式形式,将不可交换误差补偿中的叉乘和求模运算变换为多项式的卷积运算,通过迭代求取... 提出了一种基于多项式迭代的求解等效旋转矢量微分方程(Bortz方程)的新算法,以角速度多项式作为输入,利用泰勒级数将Bortz方程中的余切函数展开成多项式形式,将不可交换误差补偿中的叉乘和求模运算变换为多项式的卷积运算,通过迭代求取等效旋转矢量的多项式精确解,有效地解决了捷联惯导系统在大角度机动环境下的姿态精确确定问题。此外,还对新算法的数值运算量和迭代收敛精度进行了分析。最后,进行了半锥角90°、频率1 Hz、时长1 s的大幅值圆锥运动姿态更新仿真实验,与传统圆锥优化算法的5''姿态误差相比,新算法的误差仅为10^(-7)'',具有明显的精度优势。 展开更多
关键词 捷联姿态更新算法 等效旋转矢量 迭代 圆锥运动
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李萨如图在捷联惯导系统圆锥误差估计中的应用 被引量:4
19
作者 刘道静 李立新 +1 位作者 纪志农 陈明刚 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第3期61-63,共3页
分析了激光陀螺捷联惯导系统产生圆锥运动的原因,给出了估计圆锥误差的一般方法,并在此基础上给出了一种简单、实用的方法---李萨如图法,后者比前者更加接近工程应用。最后给出了验证试验结果。
关键词 捷联惯导系统 圆锥运动 李萨如图 激光陀螺
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高精度捷联姿态算法设计 被引量:5
20
作者 余杨 张洪钺 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期39-43,共5页
捷联惯性导航系统一般采用圆锥补偿算法来消除圆锥误差的影响,从而提高姿态计算的精度。圆锥补偿算法大致有两种设计思想:首先是基于误差最小化原理,利用Borze旋转矢量进行设计;其次是基于二重积分,利用Goodman-Robinson有限转动定理进... 捷联惯性导航系统一般采用圆锥补偿算法来消除圆锥误差的影响,从而提高姿态计算的精度。圆锥补偿算法大致有两种设计思想:首先是基于误差最小化原理,利用Borze旋转矢量进行设计;其次是基于二重积分,利用Goodman-Robinson有限转动定理进行设计。根据这两种设计思想,对二子样优化算法和二子样修正算法进行了详细地推导,然后综合这两种算法的优点形成了一种高精度的捷联姿态算法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,改进后的捷联姿态算法在不增加子样数的同时,对圆锥误差的补偿精度大大高于二子样优化算法和二子样修正算法。 展开更多
关键词 圆锥运动 圆锥误差 二子样优化算法 二子样修正算法
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