MATLAB零维内弹道

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导弹拦截制导的建模与仿真matlab-概述说明以及解释

导弹拦截制导的建模与仿真matlab-概述说明以及解释1.引言1.1 概述导弹拦截制导技术作为现代军事领域中的重要一环，对于保障国家安全和维护世界和平具有重要意义。

随着科技的不断发展和武器系统的日益进步，导弹拦截制导技术也不断得到改进和完善。

本文旨在通过使用MATLAB进行建模与仿真，对导弹拦截制导系统进行研究。

通过建模与仿真，可以模拟真实环境中导弹与目标之间的相互作用，以及制导系统的性能表现。

这种方法可以更好地理解导弹拦截制导的原理和机制，为相关研究提供有效的工具和方法。

本文的结构如下：首先，我们将概述导弹拦截制导技术的基本原理和应用领域。

其次，我们将介绍导弹拦截制导的建模方法，包括数学建模和计算机仿真技术。

然后，我们将总结现有的研究成果，并展望未来导弹拦截制导技术的发展方向。

我们相信，通过对导弹拦截制导系统的建模与仿真研究，可以更好地提高导弹拦截效果，保护国家安全。

通过本文的阐述，我们希望读者能够对导弹拦截制导技术有一个全面的了解，并了解到利用MATLAB进行建模与仿真的重要性。

同时，我们也希望通过本文的研究成果，能够为相关领域的科研人员提供一定的参考和借鉴。

最终，我们期待本文的研究成果能够推动导弹拦截制导技术的进一步发展，为维护世界和平做出更大的贡献。

文章结构部分是用来介绍整篇文章的框架和组织方式，可以包括章节标题及其内容简介。

对于本篇文章的结构，可以编写如下内容：1.2 文章结构本文的结构按照以下几个部分来组织和呈现：第一部分为引言。

在引言部分，首先对导弹拦截制导的背景和重要性进行简要说明，然后介绍文章的研究目的，即针对导弹拦截制导问题进行建模与仿真。

最后，概述了本文的整体结构和各个部分的内容安排。

第二部分是正文部分。

在正文部分，首先对导弹拦截制导的概述进行详细介绍，包括导弹拦截制导的基本原理、目标追踪与识别方法以及导弹拦截制导中常用的技术和算法等。

接着，介绍了导弹拦截制导的建模方法，具体包括建立导弹、目标和拦截器的数学模型，以及制导控制算法的设计和仿真等。

基于MATLAB的鱼雷水下弹道仿真_李文哲

基金项目:总装基金资助项目(51414010405)收稿日期:2007-08-30 修回日期:2007-09-06第25卷第12期计算机仿真2008年12月文章编号:1006-9348(2008)12-0035-03基于MATLAB 的鱼雷水下弹道仿真李文哲1,2,张宇文1,范辉1,张博1(1.西北工业大学航海学院,陕西西安710072;2.海军大连舰艇学院反潜教研室,辽宁大连116018)摘要:鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大,为解决某型鱼雷水下弹道仿真问题,首先根据鱼雷在水下运动特点,建立了鱼雷在水中运动的动力学和运动学模型,并进一步针对某型鱼雷的典型弹道设计了控制方程,应用M atlab 软件对该鱼雷的水下弹道进行了仿真,绘制了仿真曲线,仿真结果证明该种仿真方法较好的仿真了鱼雷入水下潜、寻深、蛇行搜索及捕获目标后的追踪过程,较真实的反映了鱼雷在水中运动的情况。

通过仿真证明采用M ATLAB 软件进行弹道仿真具有编程工作量小,程序运行速度快、鲁棒性好等优点。

关键词:鱼雷水下弹道;控制系统设计;弹道仿真中图分类号:TN911 文献标识码:BTorpedo Under water T rajectory Simulation Based onM ATLABLIW en-zhe 1,2,Z HANG Yu-w en 1,F AN Hu i 1,Z HANG Bo1(1.Co ll ege ofM a ri ne Eng i nee ri ng ,N o rt hwestern Po l y technical U niversit y,X i p an Shanx i 710072,China ;2.A nti-subma ri ne T each i ng and R esearch O ffice ,D a lian N ava lA cademy ,D a lian L i aoning 116018,Ch i na)AB STRACT :T orpedo is an autonomous underwa ter vehic l e .Itsm o ti on control syste m is co m pli cated and its si m ula -ti on m odeli ng i s d iffi cult .To so lve t he prob le m o f torpedo underwa ter tra jectory s i m u l ation ,accordi ng to torpedo p s un -der w ater movem ent cha racte ristic ,t he pape r construc ts a m athe m atica lm ode l o f the t o rpedo dyna m i cs and k i ne m aticsfirstl y ,then designs a contro l syste m accord i ng to so m e to rpedo p s c l assi c tra jectory ,and si m u l a tes its underwa ter tra-j ec t o ry by usi ng M atlab so ft wa re ,gets si m u l a ti on results ,draw s si m u lati on curve ,and the resu lts proved that this si m -u l a tion m ethod can si m u l a te torpedo p s dive ,dept h search ,snake search and t he pursu it process ,refl ects torpedo p s ac -t ua lm ove m ent i n the w ate r .It a lso proved tha t th i s m ethod has t he advantages such as less progra mm ing w ork l oad ,fast procedure and robust ness etc .K EY W ORDS :T orpedo under w ater trajectory ;Contro l syste m desi gn ;T ra j ec t o ry si m u l a ti on1 引言鱼雷水下弹道主要包括下潜段、搜索段、跟踪段及丢失目标后的再搜索段,鱼雷的水下弹道设计是否合理对鱼雷对目标的毁伤概率有很大的影响。

内弹道方程组及其求解

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１０.５装填条件的变化对内弹道性能的影响及最大压力和初速的修正公式
• ２.装药量变化对内弹道性能的影响 • 装药量的变化是经常遇到的，例如，每批火药出厂时，为满足武器膛
压和初速的要求，总是采取选配装药量的方法，以达到所要求的初速或膛压的指标，因此，掌握装药量的变化对各弹道性能的影响是有很大实际意义的。 • 从理论上分析，装药量的增加实际就是火药气体总能量的增加，因此，在其他条件不变的情况下，将使最大压力增加，初速也增加。但是由于装药量的变化对最大压力的影响比对初速的影响大，所以随着装药量的增加，最大压力的增加比初速的增加要快。表１０－５列出了８５ｍｍ高炮的试验结果。
• １０.１火炮射击过程的不同时期 • １０.２内弹道方程组 • １０.３计算例题 • １０.４内弹道方程组的解析解法 • １０.５装填条件的变化对内弹道性能的影响
及最过程的不同时期
• １０.１.１前期
• 当药室压力低于挤进压力时，弹丸在膛内不发生运动。在实际情况下，由于气体压力的作用，弹丸的挤进应是一个渐进的过程，这个时期的弹道过程称为起始内弹道，其研究也是弹道学的一个分支。图１０－１给出了这一时期气体压力的变化规律。图中，前期时刻记作ｔ０，射击启动压力（挤进压力）记作ｐ０，相应的火药燃烧参数分别记作Ｉｋ０、ｚ０和ψ０。
免的。弹丸质量的变化同样也会影响到各弹道诸元的变化。很明显，弹丸质量的增加就表示弹丸的惯性增加，其结果必然使最大压力增加和初速减小。在其他条件不变时，计算７６ｍｍ加农炮弹丸质量变化对各弹道诸元的影响，见表１０－８。
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１０.１火炮射击过程的不同时期
• 在某一特定时刻ｔｋ，火药燃烧结束。相应的火药燃烧参数在该时刻用下标ｋ来标记，分别记为：ｔｋ、ｐｋ、Ｉｋ、ｚｋ、ψｋ＝１、ｖｋ和ｌｋ。

论业余模型火箭发动机设计方法5.31(1)

CH4
2.91E-07
2.77E-07
4.03E-07
CO
1.91E-01
1.85E-01
1.62E-01
CO2
1.54E-01
1.57E-01
1.75E-01
H
4.34E-06
2.38E-06
燃料名称氧化剂粘结剂
理论最大比冲
KNSU KNO3
蔗糖
137
KNSB KNO3 山梨醇
164
KNDX KNO3 葡萄糖
160
燃速数据如下
表2
图3
对于上述的燃料，可通过 Cprepop 软件进行相关参数的求解，下图为 Cprepop 软件界面
4
中青为科技小组
论业余模型火箭发动机设计方法
图4
下面以 KNSU 为例，在软件界面中输入相应的配比，这里硝酸钾对蔗糖之比为取 13:7。可以计算化学平衡流与化学冻结流下的燃料产物组分与相关参数，如燃烧温度 Tf ，燃
固体火箭发动机的特点是通过消耗自身携带的燃料，向后排出高速运动的工质推动载荷进行运动。一般而言，模型火箭要求其发动机制造价格低廉，结构简单，可快速重新装填入模型火箭中进行发射作业。故现对一般的固体火箭发动机结构给予适当简化。模型火箭发动机典型工作时间通常在 1.0s 左右，所以对于火箭发动机内壁的热防护可以基本不必考虑，隔热层并没有安装的必要。对于市面上大多数模型固体火箭发动机而言，通常都采用简单的圆孔尾喷管代替一般固体火箭发动机的拉法尔喷管；采用简单的深/ 浅内孔燃烧的管状装药以方便批量生产。可以说，模型火箭牺牲了一部分性能满足了上述的价格低廉，结构简单的特点。图 1 所示为一般模型火箭发动机结构：
2 模型固体火箭发动机一般设计流程

内弹道龙格库塔计算 matlab

内弹道是指射程较短的导弹或火箭弹在飞行过程中受到大气阻力和重力等作用的飞行轨迹。

内弹道理论研究的是导弹或火箭弹在发射后到离开大气层再进入大气层末时的飞行过程。

内弹道包括导弹或火箭弹在发射后的加速、稳定、制导、飞行以及飞行过程中的动力学性能仿真等诸多内容。

内弹道有着复杂的飞行特性和动力学方程，在实际工程中需要进行准确的计算和仿真。

内弹道的计算中，龙格库塔（Runge-Kutta）法是一种常用的数值积分方法，在求解微分方程等领域有着广泛的应用。

龙格库塔法是由数学家奥特翁格（C. W. Runge）和马丁庫塔（M. W. J. Kutta）于1900年提出的，用于求解常微分方程初值问题，其优点是精度较高，适用范围广。

在内弹道计算中，可以利用龙格库塔法对导弹或火箭弹的飞行轨迹进行数值模拟和计算，得到较为准确的飞行轨迹数据。

在实际工程中，为了方便进行内弹道的计算，可以使用Matlab等数学建模和仿真软件。

Matlab是一种常用的科学计算软件，具有强大的数值计算和仿真功能，可以用于内弹道计算中的龙格库塔法数值模拟。

在Matlab中，可以编写相应的程序，利用龙格库塔法对导弹或火箭弹的飞行过程进行仿真和计算，得到准确的飞行轨迹和动力学性能数据。

内弹道计算是导弹或火箭弹研究设计中的重要内容，龙格库塔法是一种常用的数值积分方法，Matlab是一种常用的科学计算软件，它们的应用能够有效地进行内弹道的计算和仿真，为导弹或火箭弹的研制提供重要的技术支持。

随着技术的不断发展，内弹道计算已经成为导弹或火箭弹研究设计中不可或缺的一部分。

在内弹道计算中，龙格库塔法是一种常用的数值积分方法，可以对导弹或火箭弹的飞行轨迹进行数值模拟和计算，提供准确的飞行轨迹数据。

而Matlab作为一种强大的科学计算软件，对于内弹道的计算和仿真也有着重要的应用价值。

在实际工程中，使用Matlab编写程序，利用龙格库塔法对导弹或火箭弹的飞行轨迹进行数值模拟和计算，将为导弹或火箭弹的研制提供重要的技术支持。

基于遗传算法的零维内弹道模型最大膛压的计算

优解的自适应搜索过程。本文利用遗传算法对零维内弹道模型的最大膛压
５）内弹道学基本方程（＋ｚ）＝一０脚
在此方程组中，一共出现六个参量，任意选定某个变量作为自变量，则其余五个变量都可以表示为它的函数，一般取时间ｔ为自变量，作微量时间段为自变量变化步长，从而用龙格一库塔法描绘出其它变量随时问变化的曲线。
群的优劣；复制可以使优异解得以保留，交换可行解的
１）形状函数
部分变元，或采取突变手段使部分变元置换，可以产生新的可行解，这很类似于模拟退火技术中加大系统内
能的方式。利用这种复制、交换、突变等操作，不断执
收稿日期：０６１１２０４ — ）４
１５１复制．．
复制是遗传算法的基本算子，当前群体实施复对
图１遗传算法的基本流程图
制操作的目的是使适应度高的优良个体尽可能地在下代新群体中得以繁殖，现 “ 体适者生存” 自然原的则，同时还要使新一代群体中的个体数量与原来群体
一
１１遗传算法的编码．编码是应用遗传算法首先要解决的问题，主要它
引言
零维模型是内弹道学中所采用的一种最经典的模
Ｘ（Ａ＋）（＜１ｚ１＋ｚｚ）
妒＝ｘ
（Ａ１＋
）（ ≤ｚ＜ｋ１ｚ）（≥ ）ｚ
型，其中最大膛压点和炮口点的参数是主要的求解对象，传统上内弹道零维模型的计算机解法是采用龙格库塔法求解微分方程组，采用某种优选方法（如爬山法或黄金分割法）精确找到最大膛压点。但是对某些

MATLAB在弹道仿真中的应用

ＫＥＹＷＯＲＳ：ｒｊｔｒ；ＳｍｌｉｎｌｉｇＤｓｎｅｎｒｓｇＤＴａｅｏｙｉｕａｏ；Ｓｉｎ；言
在导弹的设计、型、验中，如最优飞行程序、优定实诸最弹道设计、宽稳定性或静不稳定性设计、引和控制规律放导
ｂｔｏｒｍｈｉｎｅａｔｏｉｅｅｒｈｄｉｄｔｉ．Ｍｏｅｖｒｔｅｆｅｔｖｎｅｓ，ａｖｎａｇｓａｄｄｉａａａｅｆｕｉｎｆｏｔｅｒｉｔｒｃｉｎｓｒｓａｃｅｎｅａｌｒｏｅ，ｈｅｆｃｉｅｓｄａｔｅｎｓｄｖｎｔｇｓｏｔｓｉｌｔｏｔｏｓａｅｄｉｃｓｅｈｅｅｓｍｕａｉｎｍｅｈｄｒｓｕｓｄ．Ｓｍｕｌｔｏｅｕｔｅｐｒｓｎｅｎｄｒｔｅｃｒａｉｏｄｔｎｏｖｒｆｈｄｉａｉｎｒｓｌｓａｅｅｔｄｕｅｈｅｔｎｃｎｉｉｓｔｅｙｔｅａ — ｒｏｉｖｎｔｇｓｏｈｔｄ．ａａｅｆｔｅｍｅｈｏ
ｐｏｌｍｉｃｓｅｎｔｉａｅ．Ａｉｎｔｔｉｒｂｅｒｂｅｄｓｕｓｄｉｈｓｐｐｒｍｉｇａｈｓｐｏｌｍ，ｔｅｃａａｔｒｓｃｆｔｊｔｒｉｌｔｎａｅｆｓｌｎ — ｈｈｒｃｅｔｓｏｒｅｏｙｓａｉｒｒｔａａｉｉａｃｍｕｏｉｙｌｚｄｙｅ．Ａｎｔｈａｅｏｌｉｇａｄｄｓａｃｄｗｉｔｅｃｓｆｓｉｎｎｉｔｎｅ—ｉｃｅｓｎｒｊｔｒ，ｔｅｍｅｈｄｆｒｔｅｄｓｇｎｉｌｋｏｈｄｎｒａｉｇｔｅｏｙｈｔｏｈｅｉｎａｄｓｍｕｉｆａｃｏｎ

炮膛内底排装置燃烧特性计算分析

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｏｒｓａｃｈｏｂｓｉｎｃａａｔｒｓｉｓｏａｅｂｌｅｎｔｉｈｎｅｉｒｂｌｓｉｒｃｓｅｅｒｈｔｅｃｍｕｔｈｒｃｅｉｔｃｆｂｓｅｄｕｉｎｔｅｉｔｒｏａｌｔｃｐｏｅｓ，ａｏｉｈｇｒｓｕｅｂｒｉｇｒｔｄｅｆｂｓｌｅｒｐｌａｔｄｓｒｂｄａ／ｉｈｐｅｓｒｕｎｎａｅｍｏｌｏａｅｂｅｄｐｏｅｌｎｅｃｉｅｓｄｅｄｔ＝８５１Ｘ１．０一Ｐ。ｗａｂ— ｓｏ
ｏｓｃｄＵｎｉｎｔｅＧａｎＢｏｅｆａＢａｅＢＩｅｔｉｈｒ
ＺＨＡＮＧＬｉｇｋｎ — ｅ，ＹＵｎ — ａｇ，ＬＵｎ，ＬＩＺ —ｅｇＹｏｇｇｎＸｉｈｉｆｎ
（．ＳｈｏｆＥｅｇｎｏｅｎｉｅｒｎ，ＮａｊｇＵｉｅｓｙｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙ，Ｎａｊｎ１０４，Ｊａｇｕ，Ｃｉａ１ｃｏｌｏｎｒｙａｄＰｗｒＥｇｎｅｉｇｎｉｎｖｒｉｆｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｎｔＳｎｉｇ２０９ｉｎｓｈｎ；２ＬｌａｙＲｅｒｓｎａｉｅＯｆｅｉ７４ＦｃｏｙＳｅｙｎ０４Ｌａｎｎ，Ｃｉａ．ＰＡＭｉｔｒｐｅｅｔｔｆｃｎ２ａｔｒ，ｈｎａｇ１０５，ｉｏｉｇｈｎ）ｉｖｉ１
ｃｌｔａｉｎａｅｌｔ】ｎ收稿日期：００一９一Ｏ２１Ｏ２基金项目：京理工大学自主科研专项计划项目（００ＪＹ２）南２１ＧＰ０３

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实验三固体火箭发动机零维内弹道计算
M文件：
function dy=neidandao(t,y);
dy=zeros(4,1);
rou=y(1);
p=y(2);
Vc=y(3);
e=y(4);
d0=0.016;
h0=0.08;
D0=0.03;
rougr=1750;
k=1.17;
R=300;
Tp=3200;
b=0.002411;
n=0.315;
At=pi*16*10^(-6);
fai=0.95;
ka=0.98;
r=b*(p/1.013/10^5)^n;
gama=(2/(k+1))^((k+1)/(2*(k-1)))*sqrt(k);
c=sqrt(R*Tp)/gama;
if e<=(D0-d0)/2
Ab=pi*(d0+2*e)*h0;
else Ab=0;
end
dy(1)=(1/Vc)*((rougr-rou)*Ab*r-(fai*p*At)/(c*sqrt(ka)));
dy(2)=(1/Vc)*(rougr*Ab*r*k*R*ka*Tp-(fai*p*p*At*k)/(rou*c*sqrt(ka))-p*Ab*r); dy(3)=Ab*r;
dy(4)=r;
end
主程序：
>> [t,y]=ode45('neidandao',[0:0.00001:1.5],[1.29;101300;pi*0.008*0.008*0.08;0]); >> plot(t,y(:,2))
P-t 曲线
00.51 1.5
00.5
1
1.5
2
2.5
3
6
初始段P-t 曲线
00.0050.010.015
02
4
6
8
10
12
14
5
燃烧终了段P-t 曲线
实验总结
这次实验是我们对所学课程即固体火箭发动机零维内弹道计算以及MATLAB 软件的一次练习。

通过这次实验，我了解了常微分方程组数值解法的一般过程，掌握了用MATLAB 软件的具体实现方法，得到了零维内弹道压强曲线，完成了实验的要求。

在MATLAB 中，实现常微分方程组数值解法的是ode 函数（在本实验中用的是ode45），它不需要用户自己编程，使用起来比较简单，总体来说这次实验也完成的比较顺利。

1.08 1.09 1.1 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17
2.8
2.82
2.84
2.86
2.88
2.9
2.92
2.94
2.96
2.98
6。