传统高炮的致命弱点在于精度低,从而导致弹药大量消耗,因此,高炮在防空中的作用逐渐被淡化。但是和防空导弹相比,高炮具有成本低,初速大的特点,因此,低成本实现高炮制导就成为一项重要的研究课题。本文在国防预研基金“高速高旋机动弹药的制导及该弹药的陆基测控装备”支撑下,进行了旋转稳定弹的制导化研究。本课题组提出了一种名为“机动弹药”的制导技术,它的特点是不需要弹体的气动外形作出大的改动,在保留了弹体高初速高转速特点的基础上,利用了底排机构和阻力环机构实现射程控制,利用内置质量块机构实现姿态控制。本文围绕该方案的可行性展开研究,主要研究内容由以下两部分组成：(1)动力学研究首先进行了机动弹药动力学建模研究。从旋转稳定弹所独有的偏流现象入手,进行了旋转稳定弹的制导化可行性研究。在分析了影响偏流的各个因素后,采用弹体参数摄动的方法,对影响弹道的诸因素进行了仿真分析,确定阻力系数、极转动惯量和质阻心距是影响弹道的重要因素。结合实际的执行机构,确定通过内置质量块改变弹体的质阻心距和极转动惯量控制偏流,通过底排与阻力环改变弹体阻力系数来控制射程的复合控制思路。利用动量定理与动量矩定理推导建立了内置质量块控制模式下的机动弹药动力学模型,模型主要包括系统平动动力学方程和系统转动动力学方程。在对几种典型的质量块布局进行分析后,得到了一种优化的质量块布局方案。利用李雅普诺夫方法推导了质量块控制下的旋转稳定弹的陀螺稳定性条件,得到了飞行稳定性对于质量块设置的约束。对内置质量块的质量比、质量块布置的位置,底排点火时间、底排装药量等重要参数进行了分析与仿真验证,为后面的控制奠定了基础。(2)控制与制导研究根据动力学分析结果可以知道,阻力环和底排技术主要影响的是旋转稳定弹的平动系统,而内置质量块系统则主要影响的是弹体的转动系统。针对该特点,以及三种控制手段对旋转稳定弹影响的不同,将内置质量块的控制与其他两种控制方式分别进行研究。底排与阻力环进行射程控制时,其关键点在于控制机构启动时刻,在对不同种类的旋转稳定弹攻击方式进行分析后,提出了控制机构启动时刻快速算法,该算法能在较短时间内完成执行机构启动时间计算,并能使得弹道纵向命中点达到预定的精度。针对姿态控制回路,在考虑了质量块加速度因素的基础上,建立了旋转稳定弹姿态控制模型,利用基于时间尺度分离理论将旋转稳定弹分为快变的角速度跟踪回路和慢变的角度跟踪回路,对两个回路分别进行控制律的设计。利用滑模控制进行角度跟踪回路的设计,利用SDRE方法进行快变回路的设计,仿真结果证明该控制方法能快速有效的实现角度误差跟踪,达到姿态控制的目的。针对机动弹药二维制导律设计,分别用传统的Schur方法和θ-D方法以及改进的Newton方法对SDRE控制器进行了求解,对这三种算法进行了分析和比较,结果表明改进算法提高了计算精度,而其计算量没有显著增加。本文从上面两个方面对旋转稳定弹制导化的问题进行了研究,希望本文的研究能为常规弹药制导化的工作提供一定的参考。