基于嵌入式平台的二维修正控制系统及算法研究
发布时间：2021-06-27 08:17
本文以二维修正原理为基础,根据二维修正的具体要求,设计了一种基于DSP的二维修正控制系统,针对姿态解算提出具体解算方法,进行了控制系统硬件平台搭建及软件架构设计,通过搭建卧式实验转台对设计的二维修正系统性能进行测试。本文分析了弹道修正的修正原理,以及相关的国内外研究发展状况。制定了本设计的总体控制策略,确定了修正机构由十字固定鸭舵和永磁电机组成的方案。根据总体修正策略,进行了算法研究,对于后部弹体滚转角解算,结合传统滤波方法,提出了改进型地磁滤波算法,并简化了滚转角解算方法;采用“M/T”法对舵片实时转动速度进行测量,并采用增量式光电编码器实现舵机角度解算。在硬件设计上,提出了以F28335作为嵌入式平台主控芯片的设计方案,通过搭载各模块实现修正功能,同时进行了电路原理图和PCB绘制,并对各类接口进行了合理配置。本文根据设计需求,对主控制器及存储模块、信号处理模块、电源模块和舵机控制模块这四个主要模块给出了设计方案和详细的电路分析,并对器件选型做了参数对比。在软件设计上通过CCS平台建立了修正系统软件框架,针对控制策略中的不同的阶段采用了不同的程序设计,对于弹体位置解析给出了程序流程图...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“红土地”弹道修正弹Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile
第1章绪论-3-目标形成30~40o的攻击角，能有效杀伤目标。图1.1“红土地”弹道修正弹Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile在1995年美国联合瑞士也开始了弹道修正弹的研发，与2001年成功研制出名为TCM的弹道修正弹[13]，TCM通过GPS和弹丸追踪系统定位修正。随后美国陆军分三个阶段进行了LCCM（低成本高效军火）计划研发，第一阶段利用多颗GPS引信对目标落点定位，从引信所在的定位得到实际的目标落点位置，利用计算机计算落点与目标点的偏差，然后向修正系统发出修正指令，对炮弹进行弹道修正；第二阶段是对一维修正弹的开发研制，运用一维修正原理，对炮弹距离修正，修正后的炮弹落点圆周误差缩小为原来的30%以下；第三阶段则是针对装有惯导系统和弹载GPS的二维修正引信的研究。图1.2“神剑”弹道修正弹Fig.1.2“XM982”trajectorycorrectionprojectile
第1章绪论-5-为40米。图1.3“WS-35”弹道修正弹Fig.1.3“WS-35”trajectorycorrectionprojectile近年来国内各个军工类高校也开展了不同程度的弹道修正弹研究。北京理工大学根据二维修正理论，对二维修正的鸭舵修正机构进行了研究[18]；南京理工大学对二维弹道修正弹修正方法进行了研究，并从气动布局、弹道模拟等方向进行了实验与仿真[19]；沈阳理工大学也从最初的原理性探索发展为实践性研究，不仅搭建了二维修正模拟转台，还对修正机构、嵌入式硬件平台及算法进行了研究，通过和兵工厂的合作，也取得了不错的成果[20]。对于弹道修正弹，我国虽然起步较晚，但是随着我国科技整体水平的不断提升，以及各高校与科研所的不断努力，我国弹道修正技术正在突飞猛进，相信在不久的将来，一定能超越西方国家，在军事领域占有一席之地。1.3课题研究内容及章节安排本文主要是对基于嵌入式平台的二维修正控制系统及算法的研究，以迫弹作为二维修正弹研究对象，对二维修正的原理进行研究，同时提出控制策略并对修正系统进行软硬件设计，通过半实物仿真平台验证控制架构，达到实现二维修正的目的。本论文各章节安排及主要内容如下：1）第一章：绪论。本章主要介绍了弹道修正的研究背景及意义，阐述了弹道修正研究的重要性，同时介绍了该领域的国内外研究现状。2）第二章：二维修正控制策略及解算方法。本章先对一维和二维修正控制原理进行了分析，根据控制原理和控制需求对修正系统进行总体修正方案制定，并介绍了对本设计中采用的鸭舵结构及控制电机参数。然后详细叙述了本设计中
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的二维修正机构控制系统硬件设计[J]. 王玲,张胜,张嘉易,郝永平,宿荣凯,杨超. 光电技术应用. 2019(02)
[2]Ballistic Trajectory Extrapolation and Correction of Firing Precision for Multiple Launch Rocket System[J]. ZHA Qicheng,RUI Xiaoting,WANG Guoping,YU Hailong. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2019(02)
[3]鸭舵式二维弹道修正引信发展综述[J]. 刘宗源,高敏,宋卫东,王毅. 现代防御技术. 2019(01)
[4]二维修正迫弹的气动特性及修正能力研究[J]. 潘雷,吴玉斌,郝永平,张嘉易,陈闯. 弹箭与制导学报. 2019(02)
[5]编码器原理与应用分析[J]. 赵映川. 无线互联科技. 2018(22)
[6]TMS320F28335 DSP芯片高可靠电源管理电路设计[J]. 王伟,王静文. 测控技术. 2018(10)
[7]旋转舵机控制方法研究[J]. 裴乙橦,张记发,陈闯,孙林. 电子世界. 2018(15)
[8]基于DSP的高速旋转修正机构控制系统硬件设计[J]. 张记发,王玲,郝永平,张嘉易,赵洪力. 成组技术与生产现代化. 2018(02)
[9]弹道修正弹固定鸭舵测姿方法研究[J]. 王晓云,李昱,郝永平,张嘉易. 成组技术与生产现代化. 2018(01)
[10]基于地磁传感器的末敏弹姿态解算方法[J]. 周连成,刘荣忠,郭锐. 兵器装备工程学报. 2018(03)
博士论文
[1]红外与地磁复合的旋转弹体姿态测试理论与方法研究[D]. 于靖.南京理工大学 2017
[2]可控滚转二维弹道修正机构的研究[D]. 张冬旭.北京理工大学 2015
[3]基于伸缩式舵机的小口径火箭弹简易修正关键技术研究[D]. 唐玉发.南京理工大学 2015
[4]旋转弹体背景磁场模型和地磁姿态测试方法研究[D]. 向超.南京理工大学 2013
硕士论文
[1]制导弹箭弹道视景仿真系统研究[D]. 王琦.南京理工大学 2018
[2]二维修正控制方法研究及仿真分析[D]. 李昱.沈阳理工大学 2018
[3]高动态环境下弹体姿态测量技术研究与实现[D]. 刘佳乐.南京理工大学 2017
[4]高速旋转机构控制及半实物仿真[D]. 鞠广旭.沈阳理工大学 2017
[5]编码器细分技术及其控制系统仿真研究[D]. 刘帅.深圳大学 2016
[6]基于GPS、MEMS和地磁的组合导航系统硬件设计与实现[D]. 董飞翔.北京理工大学 2016
[7]弹道修正机构的控制原理及系统设计[D]. 张进超.沈阳理工大学 2016
[8]光电编码器莫尔条纹测速方法研究[D]. 王亚洲.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[9]弹道修正弹执行机构的控制方法研究[D]. 李新福.沈阳理工大学 2015
[10]基于磁阻传感器的旋转稳定弹滚转角测量[D]. 郭艺进.北京理工大学 2015
本文编号：3252484
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“红土地”弹道修正弹Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile
第1章绪论-3-目标形成30~40o的攻击角，能有效杀伤目标。图1.1“红土地”弹道修正弹Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile在1995年美国联合瑞士也开始了弹道修正弹的研发，与2001年成功研制出名为TCM的弹道修正弹[13]，TCM通过GPS和弹丸追踪系统定位修正。随后美国陆军分三个阶段进行了LCCM（低成本高效军火）计划研发，第一阶段利用多颗GPS引信对目标落点定位，从引信所在的定位得到实际的目标落点位置，利用计算机计算落点与目标点的偏差，然后向修正系统发出修正指令，对炮弹进行弹道修正；第二阶段是对一维修正弹的开发研制，运用一维修正原理，对炮弹距离修正，修正后的炮弹落点圆周误差缩小为原来的30%以下；第三阶段则是针对装有惯导系统和弹载GPS的二维修正引信的研究。图1.2“神剑”弹道修正弹Fig.1.2“XM982”trajectorycorrectionprojectile
第1章绪论-5-为40米。图1.3“WS-35”弹道修正弹Fig.1.3“WS-35”trajectorycorrectionprojectile近年来国内各个军工类高校也开展了不同程度的弹道修正弹研究。北京理工大学根据二维修正理论，对二维修正的鸭舵修正机构进行了研究[18]；南京理工大学对二维弹道修正弹修正方法进行了研究，并从气动布局、弹道模拟等方向进行了实验与仿真[19]；沈阳理工大学也从最初的原理性探索发展为实践性研究，不仅搭建了二维修正模拟转台，还对修正机构、嵌入式硬件平台及算法进行了研究，通过和兵工厂的合作，也取得了不错的成果[20]。对于弹道修正弹，我国虽然起步较晚，但是随着我国科技整体水平的不断提升，以及各高校与科研所的不断努力，我国弹道修正技术正在突飞猛进，相信在不久的将来，一定能超越西方国家，在军事领域占有一席之地。1.3课题研究内容及章节安排本文主要是对基于嵌入式平台的二维修正控制系统及算法的研究，以迫弹作为二维修正弹研究对象，对二维修正的原理进行研究，同时提出控制策略并对修正系统进行软硬件设计，通过半实物仿真平台验证控制架构，达到实现二维修正的目的。本论文各章节安排及主要内容如下：1）第一章：绪论。本章主要介绍了弹道修正的研究背景及意义，阐述了弹道修正研究的重要性，同时介绍了该领域的国内外研究现状。2）第二章：二维修正控制策略及解算方法。本章先对一维和二维修正控制原理进行了分析，根据控制原理和控制需求对修正系统进行总体修正方案制定，并介绍了对本设计中采用的鸭舵结构及控制电机参数。然后详细叙述了本设计中
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的二维修正机构控制系统硬件设计[J]. 王玲,张胜,张嘉易,郝永平,宿荣凯,杨超. 光电技术应用. 2019(02)
[2]Ballistic Trajectory Extrapolation and Correction of Firing Precision for Multiple Launch Rocket System[J]. ZHA Qicheng,RUI Xiaoting,WANG Guoping,YU Hailong. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2019(02)
[3]鸭舵式二维弹道修正引信发展综述[J]. 刘宗源,高敏,宋卫东,王毅. 现代防御技术. 2019(01)
[4]二维修正迫弹的气动特性及修正能力研究[J]. 潘雷,吴玉斌,郝永平,张嘉易,陈闯. 弹箭与制导学报. 2019(02)
[5]编码器原理与应用分析[J]. 赵映川. 无线互联科技. 2018(22)
[6]TMS320F28335 DSP芯片高可靠电源管理电路设计[J]. 王伟,王静文. 测控技术. 2018(10)
[7]旋转舵机控制方法研究[J]. 裴乙橦,张记发,陈闯,孙林. 电子世界. 2018(15)
[8]基于DSP的高速旋转修正机构控制系统硬件设计[J]. 张记发,王玲,郝永平,张嘉易,赵洪力. 成组技术与生产现代化. 2018(02)
[9]弹道修正弹固定鸭舵测姿方法研究[J]. 王晓云,李昱,郝永平,张嘉易. 成组技术与生产现代化. 2018(01)
[10]基于地磁传感器的末敏弹姿态解算方法[J]. 周连成,刘荣忠,郭锐. 兵器装备工程学报. 2018(03)
博士论文
[1]红外与地磁复合的旋转弹体姿态测试理论与方法研究[D]. 于靖.南京理工大学 2017
[2]可控滚转二维弹道修正机构的研究[D]. 张冬旭.北京理工大学 2015
[3]基于伸缩式舵机的小口径火箭弹简易修正关键技术研究[D]. 唐玉发.南京理工大学 2015
[4]旋转弹体背景磁场模型和地磁姿态测试方法研究[D]. 向超.南京理工大学 2013
硕士论文
[1]制导弹箭弹道视景仿真系统研究[D]. 王琦.南京理工大学 2018
[2]二维修正控制方法研究及仿真分析[D]. 李昱.沈阳理工大学 2018
[3]高动态环境下弹体姿态测量技术研究与实现[D]. 刘佳乐.南京理工大学 2017
[4]高速旋转机构控制及半实物仿真[D]. 鞠广旭.沈阳理工大学 2017
[5]编码器细分技术及其控制系统仿真研究[D]. 刘帅.深圳大学 2016
[6]基于GPS、MEMS和地磁的组合导航系统硬件设计与实现[D]. 董飞翔.北京理工大学 2016
[7]弹道修正机构的控制原理及系统设计[D]. 张进超.沈阳理工大学 2016
[8]光电编码器莫尔条纹测速方法研究[D]. 王亚洲.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[9]弹道修正弹执行机构的控制方法研究[D]. 李新福.沈阳理工大学 2015
[10]基于磁阻传感器的旋转稳定弹滚转角测量[D]. 郭艺进.北京理工大学 2015
本文编号：3252484
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3252484.html
