火箭姿态控制系统数字仿真软件开发

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本文针对运载火箭姿态控制系统数字仿真这一研究课题,以国产运载火箭为研究对象,对其姿态控制系统的时域特性仿真进行研究,并开发了相应仿真软件。  以第一级飞行段俯仰通道为例,对运载火箭姿态控制系统的组成结构进行了详细分析,并完成了数学建模过程。箭体动力学方程具有隐式线性方程组的特点,其各状态量是实际中需要掌握的飞行姿态特征值。对于这种方程组,本文进行了讨论分析,并成功简化了方程组的求解过程。随后,本文分别将观测环节、前置滤波、延迟环节、零阶保持器、控制网络、伺服机构的传递函数转化为微分方程组的形式,与箭体的方程组联立,从而完成了数字仿真问题建模。本文选用四阶龙格-库塔(RK4)数值仿真算法,对线性方程组进行求解,得到了各状态的瞬时值。试验结果表明,本文的处理方法可以很好地解决运载火箭姿态控制系统时域仿真问题。  本文介绍了在软件开发过程中所用到的技术与工具。首先,阐述了.NET平台的优势。其次,介绍了各种编程环境的交互技术。其中涉及到ADO.NET、C++与C#混合编程、Matlab与C#混合编程等技术。然后介绍了如何利用水晶报表设计模板,并最终生成仿真结果Word文档的过程。其中包含了水晶报表以及C#操作剪贴板的相关技术。  最后,介绍了火箭姿态控制数字仿真软件软件开发环境和设计结构。重点阐述了火箭姿态控制系统时域特性仿真软件的设计方案,分三方面来介绍:1)时域仿真软件界面布局及功能;2)时域仿真主程序设计。本文分别采用基于Simulink和基于C++语言的方法进行时域仿真分析,并对仿真结果进行对比,确保结果的正确性。3)展示并分析时域仿真软件输出结果。重点分析了姿态角、最大晃动位移和最大弹性振动位移随时间的变化趋势。
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