末修子弹姿态分析及多目标优化设计研究

论文摘要

末段弹道修正技术是提高子母弹武器系统作战效能的有效手段,将具有末修能力的子弹与战术弹道导弹或者防区外布撒器等远程投放平台结合,可在无需提高母弹精度的情况下大幅提高武器系统的打击精度和作战效能,适应我国常规武器系统的发展思路,对我国武器装备的研发有着重要的现实意义。本文主要以末修子弹为对象,用数值方法研究了控制力对弹体姿态和运动稳定性的影响,并利用多目标进化算法对末段弹道进行了多目标优化设计。首先,综述了国内外子母弹的发展历史与目前研究的进展情况。详细介绍了脉冲修正子弹的系统组成、工作原理、工作过程和工程上面临的主要问题;分别建立了两种末修方式下子弹的刚体弹道模型,并对其进行了初步的仿真计算与分析。其次,结合弹道方程对两种末修方式的子弹进行了详细的空间姿态分析,分析了各种因素对子弹空间姿态的影响程度,着重讨论了其对脉冲力对子弹姿态的影响,在子弹具有良好飞行姿态的前提下,确定了脉冲力等相关参数的取值范围。最后,对多脉冲末修子弹修正段弹道进行了多目标优化设计。建立了三种多目标优化模型,并利用多目标进化算法MOEA/D进行了仿真计算;获得了以脱靶量和攻角最大值、脱靶量和弹着角以及脱靶量和落地时间为目标函数的三组优化结果,并对多目标优化结果进行了深入分析,为子弹总体设计人员在参数选择上提供了一组科学合理的候选方案。本文的研究成果可为末修子弹的总体设计及相关问题研究提供有益的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 子母弹技术
• 1.2.1 子母弹发展概况
• 1.2.2 运动稳定性及姿态分析
• 1.2.3 子弹总体设计
• 1.3 多目标进化算法简介
• 1.3.1 基本概况
• 1.3.2 多目标进化算法的发展现状
• 1.4 子弹的两种末修方式
• 1.4.1 脉冲修正子弹
• 1.4.2 增速修正子弹
• 1.5 本文主要研究内容及研究意义
• 第二章 两种修正方案子弹动力学建模
• 2.1 引言
• 2.2 常用坐标系及其之间转换关系
• 2.2.1 常用坐标系
• 2.2.2 相互间转换关系
• 2.3 子弹的受力分析
• 2.3.1 子弹受到的外力
• 2.3.2 子弹受到的外力矩
• 2.4 末修子弹刚体动力学模型
• 2.4.1 子弹动力学建模
• 2.4.2 伞弹系统动力学建模
• 2.4.3 两种修正方案弹道仿真结果
• 2.5 小结
• 第三章 末修子弹空间姿态参数影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 增速修正方案子弹运动姿态分析
• 3.2.1 伞弹系统的调姿段分析
• 3.2.2 伞弹系统的稳态扫描段姿态分析
• 3.2.3 末修段的子弹姿态分析
• 3.3 脉冲修正方案修正段姿态分析
• 3.3.1 单脉冲修正子弹的修正段姿态分析
• 3.3.2 多脉冲末修子弹的修正段姿态分析
• 3.4 小结
• 第四章 多脉冲修正子弹的多目标优化设计研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 基本概念
• 4.1.2 多目标进化算法的分类
• 4.1.3 多目标进化算法的优缺点
• 4.2 基于分解的多目标优化算法（MOEA/D）
• 4.3 多目标进化算法MOEA/D的性能测试
• 4.3.1 多目标优化问题测试函数分类
• 4.3.2 MOEA/D算法的性能分析
• 4.4 多目标进化算法在多脉冲修正子弹总体设计中的应用
• 4.4.1 决策变量与目标函数分析
• 4.4.2 利用MOEA/D优化计算的结果及分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在学期间取得的学术成果