6第二章演示文稿

第二章弹（箭）飞行原理对导弹、航天运载器进行飞行控制，必须了解和研究飞行器的飞行特性。弹（箭）运动在瞬间可看成刚体。运动刚体的特性-----任何一个自由刚体在空间的任意运动，都把它看成刚体的质心运动和绕质心转动的运动的合成。从控制系统角度研究弹（箭）飞行特性的范围及目的：1）研究分析飞行器质心运动特性，解决飞行器导航制导问题。2）研究分析飞行器绕质心运动特性，解决飞行器姿态控制问题，保证飞行器能达到稳定状态。§2.1坐标系及其相互关系2.1.1弹（箭）常用坐标系坐标系---是为了描述弹（箭）位置和运动规律而取的参考基准。坐标系分类-----惯性坐标系和相对坐标系。惯性坐标系:原点在地球上随地球公转，坐标轴不随地球自转。相对坐标系:相对不动坐标系有移动或转动的坐标系。坐标系的原点取法：地球中心,发射点,飞行器质心.eoeo01．地心赤道坐标系a.本初地心赤道坐标系eeeeZYXOb.发射点地心赤道坐标系（再看上图）oooeZYXOgggZCYCX2．发射点重力坐标系gggZYCXA：发射方位角B：发射点地理纬度3．发射点（椭球）法线坐标系（再看上图）：发射方位角，与A相差很小。：发射点大地纬度。gngngnZYCX0A0BA：发射方位角；c：发射点地心纬度4。发射点地心坐标系zzzZYCX5．春分点地心惯性坐标系ennnOXYZ6．发射点地心赤道惯性坐标系将坐标系固化在惯性空间所成。7．发射惯性坐标系将坐标系固化在惯性空间所成。通常称为惯性坐标系。8．发射点地心惯性坐标系将坐标系固化在惯性空间所成。oooeZYXOgggZYCXrrreZYXOzzzZYCXcxyzCXYZ9．飞行器坐标系（或本体坐标系）1111zyxO1111zyxO到c距离较飞行高度小多，可视两点重合。1O10．速度坐标系a.惯性速度坐标系cccZYXO1速度v为飞行器相对静止不动气流的速度。:攻角；:侧滑角。b.气流速度坐标系有风时，大气相对运动，飞行器相对气流的速度，存在附加攻角，附加侧滑角。图见书P31—2-7v~wwcccZYXO~~~111．平台惯性测量坐标系ppppzyxO2.1.2飞行姿态的表示1.飞行器姿态的描述空间飞行器的姿态是飞行器绕质心作旋转运动的参量。飞行器的姿态是用本体坐标系相对某一惯性坐标系的空间角位移描述，用三个姿态角（或称欧拉角）表示。,,（参见姿态补充材料）俯仰角---飞行器的纵轴在平面上的投影与轴的夹角。偏航角---飞行器的纵轴与的夹角。滚动角---飞行器的横轴与、两轴构成平面之间的夹角。11xOyxO1xO111xOyxO111zOzO111xO2.飞行器旋转的描述飞行器在空间姿态变化，即绕质心产生旋转，旋转角速度为Tzyx],,[zyx,,是在体轴坐标系上的分量，它们与姿态角变化率矢量有如下关系：,,[,,]xyz3.飞行器方向的描述飞行器方向是指速度矢量在惯性空间的指向。在无风时，由弹道倾角和航向角确定。弹道倾角--是速度矢量v在平面上投影与ox轴的夹角。相对ox轴逆时针转为负，反之为正。航向角--是速度矢量v与平面的夹角。逆时针转为负，反之为正。yxO1yxO12.1.3坐标变换在坐标变换过程中，将原点不重合的坐标系平移，使其原点重合，只进行角度的变换。也就是利用欧拉角进行坐标之间的变换。值得注意的是，两个坐标系之间的任意变换，并不局限于几次旋转。例：速度坐标系与本体坐标系之间的变换（无风）。从速度坐标系--本体坐标系，只经过两次旋转就可确定。1）先以角速率绕轴旋转角，轴、分别转到、，形成坐系，两坐标系之间的关系为：2）再以角速率绕轴旋转角，轴、分别转到、，即形成坐标系。cYO1cXO111zOxO111zOcYO1xO111yO11xO1111zyxO1()ccccXxYLYzZcZO1两坐标系之间的关系为：合起来写成：1111()cxxyLYzz111()()cccXxyLLYzZ