飞行器制导理论实验：比例导引与自动驾驶仪设计

本篇文档是关于飞行器制导理论的大作业，针对飞行器设计与工程专业的学生进行教学。实验旨在让学生掌握比例导引弹道的基本设计过程，通过实际操作理解动力学模型、运动学方程、以及自动驾驶仪设计在导弹制导中的应用。 1. **实验目的**：重点在于通过设计比例导引律的弹道，学习如何计算攻角，理解比例系数对弹道的影响，以及如何设计自动驾驶仪来实现导弹对目标的精确跟踪。 2. **实验原理**： - 动力学方程：导弹在纵向平面上的运动受到速度、弹道倾角、攻角等参数的影响，通过这些变量可以建立导弹的动力学模型，进而求解攻角。 - 比例导引律：描述了导弹根据目标位置变化调整姿态的运动学规律，通过比例系数K控制导弹的导向。 - 导引头和自动驾驶仪动态模型：将这两个系统简化为一阶或二阶环节，便于数学建模和分析。 3. **实验步骤**： - 计算理想弹道：基于给定的方程，设定比例系数K=3，模拟导弹的运动轨迹。 - 自动驾驶仪设计：选取特征点，计算动力系数，进而确定弹体环节系数，设计控制律。 - 实际模拟：使用二阶环节模拟一阶环节，调整Kp和Kd，使得导弹能有效命中目标，设定终止条件（如相对距离小于2或20）和时间限制。 4. **实验结果**： - 理想弹道和实际弹道的对比，显示了考虑导引头和自动驾驶仪后导弹轨迹的变化，包括最高飞行高度和最高点的位置。 - 自动驾驶仪参数的选择，如Kp=, Kd=，以及比例系数增大到K=6时，导弹的制导效果和命中精度。 5. **结果分析**：实验结果显示，动态跟踪性能的改善导致导弹飞行特性发生变化，这在实际飞行中可能意味着更佳的机动性和准确性，但同时也可能对导弹的能耗和稳定性产生影响。 通过这个大作业，学生能够深入理解飞行器制导理论的核心概念，学会运用所学知识解决实际问题，提升实际操作和分析能力。