弹道修正机构的控制原理及系统设计

发布时间：2020-06-13 17:56

【摘要】：二维弹道修正机构本身是一种复杂的机电一体化系统,同时也是一种高精度的位置伺服系统,在二维修正弹的姿态控制方面修正机构是修正弹的最重要的组成部分。但目前通过加装修正机构改装的修正弹具有控制难度大、修正精度低的缺陷,为了提高弹道修正机构的控制性能,本文依据弹道修正基本原理和修正舵机受力分析,设计了基于永磁无刷直流电机的闭环控制系统,并通过模拟实验验证了本文设计的修正机构的可靠性和控制策略的可行性。本文通过对国内外弹道修正技术及发展现状的研究,提出了二维弹道修正的方案,并确定出了弹道修正机构基本工作原理和总体结构布局。根据修正执行机构所受力矩的情况,确定出了修正机构的初步控制方案。通过对修正弹在不同飞行时段的力矩分析,确定了修正机构中永磁电机的输出电磁转矩计算公式。首先,根据高速旋转弹丸的限制条件,设计了满足要求的二维弹道修正机构的结构组成和总体布局,分析影响电磁转矩波动的因素并从削弱齿槽转矩的方面减少电机输出电磁转矩波动;其次,提出永磁电机双闭环控制策略和修正舵机的滚转角控制模型,根据永磁无刷直流电机的伺服控制方案设计了基于DSP2812的电机驱动、信号检测等部分外围硬件电路;然后,在硬件电路基础上,完成了弹道修正系统的软件程序设计工作,结合硬件电路综合测试整个系统的可行性和可应用行;最后,依据二维修正原理和高速稳定弹丸气动力学分析,搭建起二维修正地面模拟实验样机。针对高速旋转弹的高过载、高转速且弹内空间小等限制因素,提出了电枢回路串电阻和斩波调压两种方法,完成修正电机电磁转矩和转速的调控。通过地面模拟实验台进行电机转矩测量和电机转子位置信息检测实验,进一步分析这两种方案对修正执行机构力矩与转速的调控效果,最后进行了电机减旋、正反转和精确控制停止角度等实验,对比两种方法的实验结果,最终确定斩波调控为最优的弹道修正控制方法。
【图文】：

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国尤马靶场射击试验成功。另外于 2002 年法国地面武器工业集团（Giat）研“桑普拉斯”（Samprass）在 155mm 口径的火炮上进行了靶场射击实验，基本了修正要求[8]。上述一维修正引信，，如图 1.1 所示。

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图 1.2 二维弹道修正引信(2-DCCF) 图 1.3 精确制导组件(PGK)Fig.1.2 Two-dimensional trajectory correction fuze (2-DCCF)Fig.1.3 Precision components (PGK)方为了进一步提升火炮的命中率，美陆军再次提出了发展“精确制导ion Guidance Kit——PGK)的方案，由美国的皮卡汀尼兵工厂在 2005
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ410

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