本课题源于航天科工二院“目标模拟器研制”科研项目。随着红外跟踪制导和半实物仿真技术的不断发展,以制导和目标仿真系统为支撑技术构建的红外点源旋转目标模拟器装置,可在实验室环境下模拟导弹实弹射击,完成对导弹运动的跟踪测试,具有目标跟踪定位精确、视野完整、大幅降低实验成本等优点。通过对红外制导模拟系统深入研究,结合模拟器设计指标,提出一种具有旋转摆动能力的目标模拟器总体方案;选择合适的支撑架材料并使用ANSYS/Workbench软件对其进行模态分析,确定结构方案的可行性,提出以旋转摆动机构为核心的机械结构设计,对转动过程中的关键部位校核;确定以辐射源为核心的光学系统,利用ZEMAX软件来设计模拟器的红外光学系统,以确保导引头入瞳与光学系统出瞳相重合;设计以PLC为核心的控制系统,选择合适电机并完成相关选型计算。根据模拟器工作特点和控制要求,对转动机构的稳定性进行ADAMS振动分析,使用MATLAB/Simulink建立伺服电机模型,由此搭建位置速度双闭环控制仿真模型调节出控制参数,并使用模糊化方法对速度环控制参数进行优化,同时完成对PLC程序指令的编写。提出一种确定黑体温度对应辐照度值的计算方法,使得目标光学系统在给定波长时的辐照度值达到导引头敏感域值时,保证导引头对目标运动的跟踪能力,分析目标靶模拟运动目标的原理,完成弹目距离、接近速度及路径长度的相关计算。根据共轴与非共轴系统的特点,分别来分析误差变化情况。首先推导像差关系的数学表达式,分析共轴系统引起的球差,之后分析装调或透镜制造过程中产生的偏心误差,该误差破坏了系统的共轴性,需要进行静力学分析得到最大位移量,利用D-H法建立坐标系,结合轴系及安装误差求正向运动学解,得出光源入射位置,求出偏心倾斜量引起的彗差及像散,并分析衍射问题产生的影响,最后使用ZEMAX来评价像质,分析公差。设计红外点源旋转目标模拟器相关实验方案,完成测试样机的加工及运动性能测试实验,测试过程中使用LabVIEW软件采集角度与角速度数据,验证摆动的精准性及运动的平稳性;完成不同振动强度下导弹信号接收实验,结果表明所设计的红外点源旋转目标模拟器装置满足设计要求。