摘  要

    本论文的主要内容是导弹控制系统自动驾驶仪的设计以及对控制系统的仿真。以某型地空导弹的控制系统为研究对象，分析设计控制系统滚动、俯仰、偏航三个通道的自动驾驶仪。文章首先介绍了利用MATLAB软件求解代数Riccati方程的方法及步骤；然后分别设计了三个通道的自动驾驶仪；最后，利用MATLAB的Simulink对所设计的控制系统进行仿真，并根据所得到的曲线，对比有无自动驾驶仪两种工作状态下的系统稳定情况。
    从设计和仿真结果来看，选取合适的评估信号是至关重要的，关系到所得闭环系统的动态特性，通过选取合适的评估信号，可以调节干扰抑制效果和控制输入信号过大的矛盾。由于本设计是在理想条件下进行的，因此具体到工程实践时有一定的困难。但是随着数字计算机运用于导弹控制系统中，反馈控制器可以通过软件设计实现，那么反馈控制器的工程实现问题就可得到圆满解决。

关键词：导弹控制系统、自动驾驶仪、MATLAB、仿真
 
ABSTRACT

The main content of this pessage is to design autopilot schemes of missile control syetem . The control system of earth-to-sky missile is the research object . In this paper , autopilot schemes of roll channel 、pitch channel and yaw channel are designed . Fisrt of all , It introduces the matheds and steps of using MATLAB to solve algebra Riccati equation ; Secondly , It is the design of autopilot schemes of three channels ; And in the end , the most important is the simulation of control system making use of software Simulink of MATLAB , and according to the curves , this thesis  compares the two working estates and judge the stabliziation of control system .
From the process of designing and results of simulation , it can be indicated that the choosing of proper evaluating signal is very important , because it may affect the dynamic characteristic of closed loop control system , and according to choose the appropriate evaluating signal , the problem of adjusting the disturbing restrain effect and controlling input . Because the control system is designed under the ideal conditions ,  it may have certain difficulty when applied to practicing engneering . Along with the exercising of digital computer in the missile control system , the feedback controller can be designed by the software and the problem of engneering realization of control system can be resolved .

Keywords ：missile control system；autopilot schem；MATLAB；Simulation
 
目  录

第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1稳定控制系统的基本功能 1
1.1.2稳定控制系统的分类 2
1.1.3控制系统的设计要求 3
1.2 三通道控制方式 4
第2章 MATLAB/SIMULINK仿真软件介绍 6
2.1 Matlab简介 6
2.2 Simulink简介及运行原理 7
2.2.1 Simulink简介 7
2.2.2 仿真运行原理 8
2.3 Simulink部分模块介绍 9
2.3.1 Simulink模块库 9
2.3.2信号源模块库 9
2.3.3连续模块组 10
2.3.4数学运算模块组 11
2.3.5输入池模块组 11
2.4 本章小结 12
第3章 自动驾驶仪的设计 13
3.1 Riccati函数介绍 13
3.1.1 Riccati函数几点说明 13
3.1.2 滚动、俯仰、偏航通道控制系统参数 15
3.2 自动驾驶仪的设计 15
3.2.1各通道自动驾驶仪的设计 16
3.3本章小结 29
第4章 系统仿真 30
4.1 不加自动驾驶仪导弹控制系统仿真 30
4.1.1各通道仿真模型 30
4.1.2 系统仿真模型封装子系统 32
4.1.3 仿真结果 34
4.1.4 小结 36
4.2 加自动驾驶仪导弹控制系统仿真 36
4.2.1 加反馈控制器的各通道仿真模型 36
4.2.2 系统仿真模型封装子系统 37
4.2.3 仿真结果 38
4.3本章小结 41
第5章 导弹控制系统仿真技术前景展望 43
5.1 国外研究状况概述 43
5.1.1 回顾 43
5.1.2 世界对导弹控制系统半实物仿真的研究和发展 44
5.2 我国的研究状况 46
5.2.1 大力发展我国导弹控制系统仿真技术 46
5.2.2 仿真技术是导弹控制系统研制的最重要技术基础 49
5. 3 本章小结 50
结    论 51
参考文献 52
致    谢 53

第1章 绪论

1.1 概述
自动飞行控制系统已有一百多年的研制历史，早在有人驾驶飞机出现之前，自动飞行装置就问世。但当时人们制造不懂得如何保证飞行器具有“固有稳定性”，所以出现很多事故。因而有人开始研究带陀螺仪的自动驾驶仪。20世纪30年代好几次环球旅行的记录中，都表明装有自动驾驶仪。例如1933年威勒波斯特的环球飞行用了7天多的时间，由于上面装有自动驾驶仪，他可在机上打盹。
第二次世界大战促使自动驾驶仪等设备得到进一步发展。战争期间，有的轰炸机上的自动驾驶仪还与轰炸瞄准具连接起来，以改善水平轰炸的定向瞄准精度。二战后，随着研究的深入，专家面临了许多意想不到的问题，比如：滚动不稳定问题，由于自动控制引起的结构不稳定问题等。
由自动驾驶仪（包括敏感元件、校正装置和执行机构）与导弹（作为受控对象）构成的闭合回路称为稳定控制系统。它是导弹制导控制系统的主要组成部分，基本任务是确保导弹在制导飞行中具有良好的稳定性和可控性。
1.1.1稳定控制系统的基本功能
a.确保导弹的稳定性
（1）稳定导弹绕质心的角运动