靶弹可以较真实地模拟来袭导弹的各种特征,是防空兵器系统研制、设计定型飞行试验不可或缺的重要装备。本文以某型空地导弹的平飞段和攻击段特性为主要模拟指标,结合所研究的滑翔增程靶弹气动性能,对其进行弹道设计与优化,并展开控制系统研究。首先,建立相应的坐标系统,分析滑翔增程靶弹所受的外力及外力矩,得到完整的空间六自由度数学模型。根据滑翔增程靶弹实际飞行性能,做出合理假设,得到滑翔增程靶弹纵向运动数学模型。针对滑翔增程靶弹无动力特点,参考空地巡航导弹的弹道模式,提出“下滑—近似平飞—俯冲攻击”的弹道飞行方案,对高度控制规律、攻角表达式及导引规律进行了改进,建立了一种改进的方案弹道和具有落角限制的最优比例导引弹道相结合的弹道方案,并在Matlab/Simulink环境下建立弹道仿真模型,完成了弹道仿真。其次,利用小扰动理论和系数冻结法,对滑翔增程靶弹的弹道微分方程组进行线性化,建立了扰动运动方程,推导出弹体的传递函数,并以此为基础,分析了滑翔增程靶弹纵向自由扰动运动的动稳定性和舵面阶跃偏转时弹体的操纵性。最后,根据经典控制原理,确定滑翔增程靶弹俯仰角稳定回路和高度控制回路的PID控制结构,通过频率分析法完成了控制系统的设计。最终通过对滑翔增程靶弹纵向控制系统的数字仿真,验证了所设计的控制器及其参数的合理性。