某型多管火箭炮发射平台控制系统的研究与设计
发布时间：2021-03-23 06:04
本文结合某型火箭炮发射平台的研制任务,从系统总体设计、控制策略、硬件电路,软件编程等几个方面进行了深入的研究。整个系统设计采用上位机与下位机相结合的控制方法,上位机负责人机交互、信息处理和指挥调度,下位机负责位置信号采集、算法结算和控制电机。在位置伺服系统中,选用永磁交流伺服电机（PMSM）作为执行元件,根据火箭炮的高性能指标要求,结合在实际发射过程中存在着参数时变、燃气流冲击、负载力矩变化大等特点,传统的控制策略满足不了作战要求,本文在终端滑模变结构的基础上引入RBF神经网络自适应控制,仿真实验验证了该复合策略的正确性与有效性。在系统硬件电路设计方面,上位机采用的是基于ARM7为主处理器的设计方案,通过串口实现与炮位计算机、下位机、点火器和显示屏的数据通信,同时为保证操作安全,设计了软件限位和硬件限位电路；下位机采用的是基于DSP为主处理器的设计方案,通过D/A转换电路、放大电路、RDC模块、DDS励磁模块等驱动伺服电机带动炮体进行跟踪和瞄准。软件设计上分为两部分,一部分是上位机相关软件设计,该部分是在ADS1.2编译环境下开发；另一部分是下位机相关软件设计,该部分是在CCS3.3编...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题的研究背景、目的及意义
1.2 交流伺服系统的介绍及其控制策略综述
1.2.1 永磁同步电动机介绍
1.2.2 永磁同步电机交流伺服系统控制策略
1.3 论文的主要研究内容与章节安排
2 随动控制系统总体框架与两种工作模式
2.1 随动系统简介
2.2 火箭炮发射控制系统总体结构设计
2.3 操瞄控制系统设计
2.3.1 操瞄控制系统组成及其各部分主要功能
2.3.2 操瞄控制系统的两种操作模式
2.4 本章小结
3 多管火箭炮交流伺服系统数学模型
3.1 引言
3.2 多管火箭炮发射系统组成及工作原理
3.3 多管火箭炮位置伺服系统数学模型
3.3.1 永磁同步电机的数学模型
3.3.2 永磁同步电机三种坐标系之间变换
3.3.3 dq旋转直流坐标系下的状态方程
3.3.4 永磁同步电机的矢量控制
3.4 多管火箭炮位置伺服系统的三环控制设计
3.4.1 永磁同步电机的电流环控制设计
3.4.2 永磁同步电机的速度环控制设计
3.4.3 永磁同步电机的位置环控制设计
3.5 本章小结
4 多管火箭炮位置伺服系统RBF自适应终端滑模控制
4.1 引言
4.2 终端滑模变结构控制
4.2.1 滑模变结构控制的基本原理
4.2.2 终端滑模变结构控制
4.2.3 滑模变结构控制设计的基本步骤
4.2.4 滑模变结构控制抖振的消除
4.3 终端滑模变结构控制系统设计
4.3.1 终端滑模位置控制器的设计
4.4 基于神经网络自适应终端滑模控制器设计
4.4.1 神经网络自适应控制的介绍
4.4.2 径向基神经网络（RBF网络）
4.4.3 RBF神经网络稳定性证明
4.5 仿真分析
4.6 本章小结
5 多管火箭炮上位机与下位机硬件电路设计
5.1 引言
5.2 上位机硬件系统设计
5.2.1 上位机核心板设计
5.2.2 上位机扩展板功能模块设计
5.3 下位机硬件系统设计
5.3.1 DSP最小系统设计
5.3.2 下位机扩展板电路设计
5.4 本章小结
6 多管火箭炮上位机与下位机软件设计
6.1 引言
6.2 上位机的软件设计
6.2.1 上位机与各模块通信
6.3 下位机的软件设计
6.4 上位机与下位机的通信协议
6.4.1 上位机各模块间的通信列表
6.4.2 下位机各模块间的通信列表
6.4.3 上位机与下位机的通信
6.5 本章小结
7 实验
7.1 实验目的
7.2 实验环境
7.3 多管火箭炮发射系统性能指标
7.4 系统性能指标检测
7.5 实验结果分析
7.6 本章小结
8 结束语
8.1 工作总结
8.2 创新点描述
8.3 研究不足与展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]终端滑模控制方法研究进展[J]. 夏极,胡大斌. 化工自动化及仪表. 2011(09)
[2]基于滑模变结构的永磁同步电动机矢量控制技术的研究[J]. 朱祥华,高晗璎. 伺服控制. 2010(01)
[3]PMSM交流伺服系统的模糊预测控制算法研究[J]. 许振伟. 拖拉机与农用运输车. 2010(01)
[4]二阶滑模控制算法在滑翔增程弹中的应用研究[J]. 汪小娜,尚安利,王向军. 兵工学报. 2010(01)
[5]基于AD9833信号发生器的设计[J]. 肖伸平,窦颖艳,曾红兵,邹恩. 机电产品开发与创新. 2008(02)
[6]带积分项的火箭炮最优化滑模伺服控制[J]. 朱玉川,马大为,李志刚,乐贵高. 兵工学报. 2007(10)
[7]旋转变压器信号接口电路的设计与实现[J]. 金敬强,武富春. 电脑开发与应用. 2007(05)
[8]基于AD2S82A的多通道测角系统及与DSP的接口设计[J]. 袁保伦,陆煜明,饶谷音. 仪表技术与传感器. 2007(03)
[9]基于AD9833的多通道信号发生器设计[J]. 姜平,周根荣,李俊红. 仪表技术与传感器. 2006(12)
[10]CMAC与PID的并行控制在火箭炮交流伺服系统中的应用[J]. 柴华伟,李志刚,马大为. 火炮发射与控制学报. 2006(03)
博士论文
[1]多关节机器人的智能滑模变结构控制方法研究[D]. 穆效江.北京工业大学 2008
[2]某箱式多管火箭炮快速装填与高精度自动操瞄系统研究[D]. 朱玉川.南京理工大学 2007
[3]高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究[D]. 曾玉金.浙江大学 2005
硕士论文
[1]某型火箭发射平台伺服系统研究与试验[D]. 周超.南京理工大学 2012
[2]基于DSP的火箭发射架位置伺服控制系统的设计与研究[D]. 孙德.南京理工大学 2012
[3]某多管火箭炮操瞄控制系统设计与研究[D]. 霍龙.南京理工大学 2012
[4]基于RBF神经网络控制器设计与研究[D]. 冯金超.哈尔滨理工大学 2010
本文编号：3095287
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题的研究背景、目的及意义
1.2 交流伺服系统的介绍及其控制策略综述
1.2.1 永磁同步电动机介绍
1.2.2 永磁同步电机交流伺服系统控制策略
1.3 论文的主要研究内容与章节安排
2 随动控制系统总体框架与两种工作模式
2.1 随动系统简介
2.2 火箭炮发射控制系统总体结构设计
2.3 操瞄控制系统设计
2.3.1 操瞄控制系统组成及其各部分主要功能
2.3.2 操瞄控制系统的两种操作模式
2.4 本章小结
3 多管火箭炮交流伺服系统数学模型
3.1 引言
3.2 多管火箭炮发射系统组成及工作原理
3.3 多管火箭炮位置伺服系统数学模型
3.3.1 永磁同步电机的数学模型
3.3.2 永磁同步电机三种坐标系之间变换
3.3.3 dq旋转直流坐标系下的状态方程
3.3.4 永磁同步电机的矢量控制
3.4 多管火箭炮位置伺服系统的三环控制设计
3.4.1 永磁同步电机的电流环控制设计
3.4.2 永磁同步电机的速度环控制设计
3.4.3 永磁同步电机的位置环控制设计
3.5 本章小结
4 多管火箭炮位置伺服系统RBF自适应终端滑模控制
4.1 引言
4.2 终端滑模变结构控制
4.2.1 滑模变结构控制的基本原理
4.2.2 终端滑模变结构控制
4.2.3 滑模变结构控制设计的基本步骤
4.2.4 滑模变结构控制抖振的消除
4.3 终端滑模变结构控制系统设计
4.3.1 终端滑模位置控制器的设计
4.4 基于神经网络自适应终端滑模控制器设计
4.4.1 神经网络自适应控制的介绍
4.4.2 径向基神经网络（RBF网络）
4.4.3 RBF神经网络稳定性证明
4.5 仿真分析
4.6 本章小结
5 多管火箭炮上位机与下位机硬件电路设计
5.1 引言
5.2 上位机硬件系统设计
5.2.1 上位机核心板设计
5.2.2 上位机扩展板功能模块设计
5.3 下位机硬件系统设计
5.3.1 DSP最小系统设计
5.3.2 下位机扩展板电路设计
5.4 本章小结
6 多管火箭炮上位机与下位机软件设计
6.1 引言
6.2 上位机的软件设计
6.2.1 上位机与各模块通信
6.3 下位机的软件设计
6.4 上位机与下位机的通信协议
6.4.1 上位机各模块间的通信列表
6.4.2 下位机各模块间的通信列表
6.4.3 上位机与下位机的通信
6.5 本章小结
7 实验
7.1 实验目的
7.2 实验环境
7.3 多管火箭炮发射系统性能指标
7.4 系统性能指标检测
7.5 实验结果分析
7.6 本章小结
8 结束语
8.1 工作总结
8.2 创新点描述
8.3 研究不足与展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]终端滑模控制方法研究进展[J]. 夏极,胡大斌. 化工自动化及仪表. 2011(09)
[2]基于滑模变结构的永磁同步电动机矢量控制技术的研究[J]. 朱祥华,高晗璎. 伺服控制. 2010(01)
[3]PMSM交流伺服系统的模糊预测控制算法研究[J]. 许振伟. 拖拉机与农用运输车. 2010(01)
[4]二阶滑模控制算法在滑翔增程弹中的应用研究[J]. 汪小娜,尚安利,王向军. 兵工学报. 2010(01)
[5]基于AD9833信号发生器的设计[J]. 肖伸平,窦颖艳,曾红兵,邹恩. 机电产品开发与创新. 2008(02)
[6]带积分项的火箭炮最优化滑模伺服控制[J]. 朱玉川,马大为,李志刚,乐贵高. 兵工学报. 2007(10)
[7]旋转变压器信号接口电路的设计与实现[J]. 金敬强,武富春. 电脑开发与应用. 2007(05)
[8]基于AD2S82A的多通道测角系统及与DSP的接口设计[J]. 袁保伦,陆煜明,饶谷音. 仪表技术与传感器. 2007(03)
[9]基于AD9833的多通道信号发生器设计[J]. 姜平,周根荣,李俊红. 仪表技术与传感器. 2006(12)
[10]CMAC与PID的并行控制在火箭炮交流伺服系统中的应用[J]. 柴华伟,李志刚,马大为. 火炮发射与控制学报. 2006(03)
博士论文
[1]多关节机器人的智能滑模变结构控制方法研究[D]. 穆效江.北京工业大学 2008
[2]某箱式多管火箭炮快速装填与高精度自动操瞄系统研究[D]. 朱玉川.南京理工大学 2007
[3]高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究[D]. 曾玉金.浙江大学 2005
硕士论文
[1]某型火箭发射平台伺服系统研究与试验[D]. 周超.南京理工大学 2012
[2]基于DSP的火箭发射架位置伺服控制系统的设计与研究[D]. 孙德.南京理工大学 2012
[3]某多管火箭炮操瞄控制系统设计与研究[D]. 霍龙.南京理工大学 2012
[4]基于RBF神经网络控制器设计与研究[D]. 冯金超.哈尔滨理工大学 2010
本文编号：3095287
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