本文以鸭式布局双旋弹为研究对象,围绕该类炮弹研制过程中遇到的一些理论和技术问题,对其弹道特性及稳定性理论、实时姿态测量、气动参数辨识和多约束条件制导律、控制系统设计进行了较为系统的研究。本文主要研究内容包括:1.研究了双旋弹的弹道建模方法和弹道特性。利用牛顿-欧拉法建立了双旋弹七自由度弹道模型,对双旋弹的弹道特性进行了深入的研究和分析,并进行了仿真验证。结果表明:所建模型可以准确描述双旋弹空中运动特性。2.研究了双旋弹的稳定性理论。根据传统无控旋转弹的稳定性理论,建立了双旋弹稳定飞行条件,推导了双旋弹的陀螺稳定因子和动态稳定因子公式,分析了各因素对双旋弹稳定性的影响。提出了通过求解双旋弹复攻角微分方程特征根的方法研究双旋弹稳定性,并同传统无控弹飞行稳定性进行了比较研究。结果表明:前体转速衰减以及鸭舵的作用均会降低双旋弹的陀螺稳定性,因此在双旋弹总体设计中要综合选取各结构参数的数值,保障双旋弹稳定飞行。3.研究了双旋弹空中对准方法、实时姿态估计以及转速数据处理方法。利用地磁和陀螺仪的输出信号,提出了双旋弹空中姿态初始对准方法;利用无迹卡尔曼滤波算法,对制导炮弹的姿态信息进行实时估计;根据电磁线圈测量弹丸转速的原理,针对感应电动势信号测量噪声大、数据判读复杂的特点,提出了基于傅里叶变换算法的转速数据处理方法。结果表明:初始对准方法和转速数据处理方法可行,姿态实时解算精度能够满足工程需要。4.研究了基于C-K方法和最大似然方法的双旋弹气动参数辨识方法,对两种方法所得到的辨识结果进行了比较分析。提出了一种新的智能优化算法,自适应混沌变异粒子群算法,并将该方法应用在双旋弹的气动参数辨识中。结果表明:最大似然方法相比于C-K方法在双旋弹的气动参数辨识问题中具有更好的辨识效果,所提自适应混沌变异粒子群算法比基本粒子群算法具有更优的辨识性能。5.研究了双旋弹多约束条件制导律,提出了一种有限时间收敛并具有落角约束的滑模制导律,从理论上进行了详细的证明,验证了制导律的正确性、鲁棒性等,分析了相关因素对制导性能的影响。结果表明:文中所提制导律具有较高的命中精度,并能以期望落角在有限时间内击中目标。6.研究了双旋弹俯仰和偏航通道的控制方法。利用比例积分(PI)控制和非线性反馈线性化控制(FBLC)方法提出一种级联结构的控制方法。该方法分为内环控制和外环控制,外环控制器跟踪过载指令,内环控制器稳定弹体转动角速率。结果表明:所提控制方法可以有效跟踪双旋弹的过载指令和稳定弹体转动角速率。