高速旋转修正机构的控制策略与实现

发布时间：2020-03-30 10:09

【摘要】：以旋转修正弹为研究背景,针对控制部分的要求,研究了高速旋转修正机构的控制策略和控制系统的软硬件设计,通过搭建卧式实验转台对实验样机性能进行测试。本文介绍了课题研究的背景和意义,以及相关的国内外研究发展状况。根据二维弹道修正原理和鸭舵控制原理,确定了以固定鸭舵为弹道修正执行机构的总体控制方案,描述了控制系统的结构布局,并对控制部的模块设计和控制思路进行阐述。根据设计的总体控制方案,对地磁解算滚转角度和鸭舵控制等关键环节研究控制策略。结合最小二乘法和均值滤波的特点,设计了一种针对地磁信号的改进型滤波方法。简化地磁测姿算法,提出了一种双轴地磁测量滚转角度的方法,并利用霍尔传感器测量鸭舵姿态,满足了系统对于滚转角度测量实时性和精度的要求。针对鸭舵的减旋过程和修停控制,确定了PWM控制的方案,设计了以内环控制鸭舵转速,外环控制角度位置的双环PID控制器,通过仿真实验验证了算法的可行性。设计了基于DSP的修正控制系统整体方案,主要包括硬件电路图设计以及软件程序设计。对主要功能模块给出了设计思路和详细的电路分析,论述了软件系统的整体运行流程,编写了滤波算法的软件程序,设计了舵机减旋、修停过程的程序框图。通过搭建卧式实验转台,对实验样机模拟弹道修正过程进行半实物仿真测试,实验结果表明修正控制系统综合性能良好,且具有低功耗、小型化、稳定性好等特点,具有一定的工程实用价值。
【图文】：

弹道修正弹,惯性测量技术,精确制导,炮弹

国外发展状况从上世纪 70 年代中期由美国提出低成本弹道修正弹药的概念以来，，经历经了将近 50 年的发展，从一维弹道修正至二维弹道修正，弹道经取得长足进展[6]。于针对低成本高性能弹道修正弹（Low Cost Competent Munition），个阶段的计划：第一阶段为利用 GPS 传输弹道落点信息以修正后续二阶段为一维修正引信的研发，第三阶段为二维修正引信的研发[7]前，世界上研制成功并已投入使用的制导炮弹有美军的 XM-982 精M712 铜斑蛇激光制导炮弹，俄罗斯的红土地系列，中国的 GP 系列国、瑞典和博福斯防御公司联合进行了弹道修正弹(TCM)的研制，弹，在弹九整个弹道飞行过程中，利用和弹丸跟踪系统提供的信息、]。

精确制导,炮弹,弹道修正弹

图 1.2 XM-982 精确制导炮弹Fig. 1.2 XM-982 precision guided projectile除美国外，英国、瑞典、法国等国家也在对弹道修正技术进行研究，表 1.1外部分弹道修正弹药研究情况[11][12]：表 1.1 国外弹道修正弹药研究情况Table1.1 Studying progress of foreign correction shell国家型号弹径/mm 技术特点研究现状法国 SPACIDO 155 雷达测速制导 2005 年列装法国 SAMPRASS 155 GPS 制导 2005 年列装瑞典、美国神剑 155 INS/GPS 制导 2006 年列装英国长杆斧 155 INS/GPS 制导在研美国 Mk45 127 GPS/MEMS 在研
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ765

【参考文献】