题目：巡飞器动力学模型及仿真

巡飞器是一种能够嵌入现有武器系统的新概念飞行器，是制导弹药技术和无人机技术相结合的产物。本文配合巡飞器的研制工作，以某弹载巡飞器概念样机为研究对象，主要通过对巡飞器的动力学建模及仿真分析，为巡飞器的设计改进及飞行控制系统的设计提供参考依据。文章首先建立了巡飞器的非线性六自由度动力学模型，并基于Matlab/Simulink仿真平台和Matlab虚拟现实工具箱，采用模块化设计的思想，创建了集仿真、计算、显示为一体的动力学仿真系统，使得在仿真计算的同时，可以直观地观察巡飞器的运动情况。利用此系统，对巡飞器进行了开环六自由度动力学仿真。其次，在巡飞器非线性动力学仿真系统的基础上，进行了模型的配平和线性化解耦处理，得到了巡飞器的纵向和横侧向的状态空间方程。在此基础上，通过求解状态空间方程的特征值，并结合飞行品质规范，对巡飞器本体的稳定特性进行了分析。通过仿真各特征模态在时域及频域中对操纵面的输入响应，对巡飞器的操纵特性进行了论述。最后，研究了巡飞器无副翼情况下的横侧向运动控制实现方法，针对巡飞器横侧向的动力学特性，基于PID控制理论，对横侧向滚转的稳定保持、偏航的稳定保持、协调转弯等进行了控制设计与仿真。仿真结果显示，通过增加适当的控制，巡飞器可以实现基本的横侧向运动。