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第 11 卷 第 1 期 2011 年 1 月 1671—1815( 2011) 1-0029-06 科 学 技 术 与 工 程 Science Technology and Engineering Vol. 11 No. 1 Jan. 2011  2011 Sci. Tech. Engng. 兵工技术 基于 Matlab/Simulink 的导弹六自由度弹道仿真系统设计 高胜灵 胡松启 ( 西北工业大学 燃烧、流动和热结构国家级重点实验室，西安 710072) 摘 要 以战术导弹为对象，基于 Matlab/Simulink 的仿真环境，采用了模块化的建模思想，建立了导弹六自由度运动模型，然后对各个子模块分别采用 Simulink 建立单元仿真模型。通过对单元仿真模型的集成得到了导弹六自由度运动的仿真模型。 仿真结果表明该模型能够正确反应出弹道特性。 关键词 Matlab/Simulink 六自由度运动 弹道仿真中图法分类号 TJ0315; 文献标志码 A 2010 年 10 月 22 日收到，11 月 1 日修改 总装备部预研基金项目 ( 9140C5203120906) 资助 第一作者简介: 高胜灵( 1986—) ，男，河南平顶山人，硕士研究生， 研究方向: 航空宇航推进理论与工程。E-mail: nwpugao@ mail． nw- pu． edu． cn。 Simulink 具有相对独立的功能和使用方法，仿真模 型 由 方 框 图 表 示，实现了可视化建模。Simulink 支持线性和非线性系统; 还支持连续、离散以及混合系统。它是一个交互式的动态系统建模、仿真和分析的集成开发环境( IDE) ，并可利用 Mat-lab 强大的数值计算处理能力，另外，用户自己也可定制模块来增强其功能［1］。Matlab/Simulink 相对于 C ++ 等计算机高级编程语言来说，其仿真过程可视化效果好，图形处理也比较容易，而且仿真算法的可靠性也大大提高了，从而使用户可以把主要的精力集中在数学模型的建立和结果的分析上，这给仿真带来了极大的便利［2］。 1 弹道仿真模块化设计思想［3］ 弹道仿真模块的设计分三步: ( 1) 根据弹道仿真系统的任务及功能，将系统分为若干个模块，确定各模块的输入输出信号流; ( 2) 分别构建各模块 的内容; ( 3) 模块封装，闭合大回路。 战术导弹仿真系统分为五个模块，导弹六自由度运动模块、导弹气动力模块、弹上计算机模块、导引头模块、目标运动模块。气动力模块根据弹体姿态、导弹受力及控制指令综合出导弹的受力和力矩; 导弹运动学模块根据导弹的受力及力矩，结合导弹的结构解算出导弹的姿态、位置等信息。弹上计算机根据导弹的姿态、位置等信息结合导引头提供的目标信息解算出导弹的控制指令并且提供给气动力模块。 2 弹道仿真模块化设计 根据弹道仿真模块化设计思想，确定了模块的数量，各模块之间信息流的关系，分别构建各模块的内容。在构建各模块时，为了方便，可对每个模块再细化为多个子模块进行设计。以 AIM-120 空空导弹的弹道模块化设计为例构建弹道仿真模块。 2. 1 导弹六自由度运动模块 导弹在空中的六自由度运动方程及坐标系定义可参见文献［4］。导弹六自由度运动模块输入为弹道坐标系 Ox2y2z2 下的重力、推力和气动力; 以及弹体系 Ox1y1z1 下导弹的力矩; 转动惯量和导弹质 量，输出信号流为( V、θ、ψv、x、y、z、ωx、ωy、ωz、α、β、γv、、ψ、γ、nx2、ny2、nz2) ，其仿真框架见图 1，左边 3 个模块