多源干扰下的无人炮塔炮控系统研究

发布时间：2020-06-27 08:57

【摘要】：无人炮塔武器系统作为装甲武器轻型化发展趋势的代表，它具备许多有人炮塔所不具有的优势。而无人炮塔系统火炮的旋转和俯仰均要依靠坦克炮控系统来实现。坦克炮控系统不仅能在一定的精度范围内稳定火炮，还具有良好的伺服控制性能。所以坦克炮控系统的控制性能直接决定着火炮的射击精度。本文以稳定无人炮塔系统的火炮和实现其对运动目标跟踪控制为目的，展开如下研究：首先，针对典型的无人炮塔系统结构，利用机器人建模方法建立了完整的数学模型，考虑了该系统方位和高低向之间的耦合项。同时，分析了实际情况中炮控系统受到的多源扰动。其次，分析了影响火炮稳定的主要扰动源之一，即车体的俯仰振动通过火炮耳轴牵引火炮振动。通过滤波白噪声法建立了随机路面模型，作为建立的主动悬挂模型的路面激励，并为主动悬挂系统设计了模糊控制器。接着，以车体的振动为火炮振动的输入量，建立了火炮运动学方程。然后，根据前面所建立的无人炮塔系统数学模型的局限性，提出了三轴稳定原理。运用坐标转换公式，将瞄准线在惯性空间中的指向转换到以炮塔为参考的坐标系上。最后，针对受多源干扰影响的无人炮塔复杂系统，提出了一种自抗扰解耦控制方法。该控制方法将无人炮塔系统解耦为方位向和高低向两个分系统。系统的耦合项和内外扰动作为总扰动被扩张状态观测器估计出来，然后在采样间隔被补偿掉。针对控制策略中提出的自抗扰控制，结合试凑法和时间尺度法整定出其参数。仿真实验中，在考虑火炮受车体振动影响的情况下，验证了设计的炮控系统能稳定住火炮。另外，分别考虑了火炮射击造成的瞬时扰动及参数摄动，通过与PID控制仿真对比，验证了自抗扰控制的有效性和鲁棒性。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ810.3

【参考文献】