作为传统炮射旋转弹丸低成本精确化改造的重要思路,隔转鸭舵式弹道修正弹成为了近年来国内外精确打击弹药的研究热点。其中,作为弹道修正的执行机构,鸭舵的滚转姿态探测与控制是实现弹道修正的重要前提和保证。隔转鸭舵式弹道修正弹鸭舵滚转系统具有双旋耦合、非线性、转速时变、弹体高旋、外部随机扰动、小体积等复杂特点,加上低成本限制下传感器的精度、信息量以及抗干扰能力均有限,给鸭舵滚转控制研究提出了难题。为此,本文以数值仿真与试验相结合的方法,围绕隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵的滚转特性建模、滚转姿态测量与控制策略、滚转姿态测量优化方法和滚转姿态控制算法等内容展开了研究。为了精确预测固定鸭舵的动态滚转响应特征,基于数值仿真与试验建立了隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转系统动态模型。根据风洞试验验证的鸭舵准静态气动力模型和地面平台试验建立的Lu Gre摩擦模型,建立了耦合条件下的固定鸭舵滚转系统动力学模型,确立了电磁执行机构的滚转特性和设计需求。基于地面动态试验,得到了电磁执行机构在不同转速和控制参数下的电磁力矩数据库,验证了电磁执行机构的控制能力;获取了电磁执行机构的时域响应特性,结合拉氏变换计算传递函数,建立了包含电磁控制力矩动态响应模型的固定鸭舵滚转控制系统模型。风洞试验结果验证了模型的准确性,系统动力学模型预测误差在±1%以内,控制系统模型预测误差在±1.5%以内。为了实现固定鸭舵的滚转姿态实时测量与控制,提出了基于弹体滚转姿态与鸭舵相对弹体滚转姿态的固定鸭舵滚转姿态间接测量模型,建立了基于并行处理器的三闭环鸭舵滚转测控系统。根据双旋滚转特征,建立了基于霍尔传感器的相对滚转姿态工程测量模型和基于卫星/地磁组合的弹体滚转姿态工程解算模型,分析了各项因素对解算误差的影响规律。基于固定鸭舵的滚转控制原理,建立了基于并行处理器的隔转鸭舵式弹道修正弹鸭舵滚转控制系统,利用地面半实物仿真试验平台完成了固定鸭舵的滚转姿态探测与控制试验,验证了测控系统的可行性。为了获得高精度的鸭舵滚转姿态反馈,分别重点研究了弹体和鸭舵相对弹体的滚转姿态测量优化方法。研究了基于小波分析方法的地磁序列消噪方法,根据离线确定的小波函数和在线自适应确定的小波分解重构水平提取仅与弹体滚转相关的地磁序列,继而提出了一种基于改进滚动时域估计与无迹卡尔曼滤波算法的弹体滚转姿态优化估计算法。针对工程解法在高动态下测量相对滚转姿态的滞后性,利用线性近似的固定鸭舵相对弹体滚转运动模型精确求解相对滚转姿态。基于地面试验平台,完成了对鸭舵滚转姿态测量优化方法的试验验证。为了实现固定鸭舵滚转控制系统的快速、高精度及鲁棒性控制,首先,提出了一种基于输出反馈型扩张状态观测器的鸭舵滚转角速率直接模型预测控制方法,扩张状态观测器估计系统扰动并以前馈补偿的方式融入控制器设计,结合舵翼滚转模型实现滚转状态预测和控制,在转速更新时间间隔内对非线性参数进行线性化处理,将复杂的积分遍历运算转换为低阶函数直接求解问题,结果表明:该方法能快速准确地对状态和干扰进行估计,角速率控制响应具有精度高、响应快的特点;另外,提出了一种基于连续可微Lu Gre摩擦模型的鸭舵滚转位置鲁棒自适应控制方法,通过对未建模扰动的上界进行自适应估计,设计了扰动补偿鲁棒反馈项;通过对摩擦、气动以及控制力矩参数进行在线自适应估计,并结合摩擦补偿设计了自适应控制律,降低了系统对参数不确定性及时变扰动的敏感度,结果表明:该方法能准确地对时变参数和扰动进行估计和补偿,鸭舵滚转位置控制精度高、稳定性好、鲁棒性强。为了检验鸭舵滚转动态模型、鸭舵滚转姿态探测与控制方法的有效性,完成了基于炮射试验平台的鸭舵滚转测量与控制性能验证试验。将弹丸飞行参数输入模型,将仿真得到的鸭舵滚转动态曲线与试验曲线进行对比,验证了固定鸭舵滚转系统模型的有效性。将优化后的鸭舵滚转姿态数据与直接观测结果进行对比,优化方法具有更好的稳定性和精度。仿真研究了基于扩张状态观测器的舵翼转速预测控制算法和基于改进Lu Gre摩擦模型的鲁棒自适应控制算法,对比结果表明:基于扩张状态观测器的舵翼转速预测控制算法控制响应最快且控制效果最好,基于改进Lu Gre摩擦模型的鲁棒自适应控制算法的稳定性和精度更高。根据隔转鸭舵式弹道修正弹的修正精度和落点分布特征,进一步验证了隔转鸭舵式弹道修正弹固定鸭舵滚转控制系统的性能。