基于射向保持的某火箭炮随动系统研究
发布时间：2021-09-02 21:34
随着现代军事技术的发展,要求火箭炮系统具有更高的的射击精度。多管火箭炮的射击精度主要体现在两个方面,其一是准确度,其二是密集度。而一方面多管火箭炮在发射时,受燃气流冲击力矩等强干扰,导致发射平台和发射管产生振动,使得振动角速度对下一发的射击精度造成影响,炮口射向发生偏离;另一方面,由于制造水平等技术限制,发射管平行度存在一定误差。考虑以上两方面对火箭炮发射管射向射角的影响,使得后续射弹在此发射环境下命中精度降低,因此对发射管进行炮口复瞄和平行度修正以实现射向保持的工作具有一定研究意义。本文以某多管火箭炮的研究工作为背景,主要有以下几个方面的研究工作。分析了火箭炮随动系统的结构组成和工作原理,建立了火箭炮位置随动系统数学模型;分析了发射管平行度误差的产生并提出修正方法。针对系统受燃气流冲击等强干扰的影响,运用自抗扰控制理论,设计了3阶扩张状态观测器来估计干扰,并将估计值补偿给误差反馈率,实现系统总干扰的补偿。搭建仿真模型进行仿真,模拟燃气流冲击,结果验证了该算法能有效抑制燃气流冲击的影响,证明了其有效性。针对自抗扰算法存在的参数整定困难的缺点,利用免疫克隆粒子群优化算法来优化ADRC的参...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１某多管火箭炮示意图??高低机用来给予火箭炮需要的高低射角，其执行电机的输出扭矩经过安全离合器、??
利用某火箭炮俯仰随动系统的数学模型为研究对象，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件搭建??系统控制模型，进行计算机仿真来验证所提出控制器的有效性。??本章ＡＤＲＣ射向保持控制器的ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型结构图如下图３．３所示。??Ｉ?—?＾＾?ｊｉａｏｄｕ????．?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ?１??■?■?■???ａ?＾?篇???ｂｅｔａ／ｄ?＾?ｉ????？?ｌｅｖａｎｔ＿１?—？｜?Ｃｔｒｌ?—＾）??＊?ｕ?ｊｉａｏｓｕｄｕ?？！—？！?？?ｊｉａｏｓｕｄｕ??Ｓｔｅｐ２?Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ１?“?Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?．?ｂｅｔａ／ｆａｄｌ?１?＊?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ５??ｐｌａｎｔ?????？?ｕ??１／ｂＯ?／?＼?丁ｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ２??／１／２５．１＼???＾?｜，ｅｓｏ?＜???如阼１?■?Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ２????？?ｚ１??Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ〕????？＞?２２????Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ４??——？?ｔ??＊?２３??Ｃｌｏｃｋ?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ６??图３．?３?ＡＤＲＣ射向保持控制器的仿真模型结构图??３．４．１正弦跟踪仿真??仿真输入设为：４?＝?０．８７ｓｉｎ（０．１２；ｚ７），单位：弧度，外部干扰设为：ｄ（／）?＝?２ｓｉｎ２／，??仿真时间２５ｓ。假设正弦跟踪时，火箭炮发射弹量不变。仿真试验设计为２种控制方法??的对比，即常规ＰＩＤ控制和自抗扰控制，比较其位置跟踪性能。??控制器的参数设计如下：ＴＤ的参数
?（ｄ）观测角速度值与实际输出曲线??图３．?４正弦输入下仿真曲线组图??从仿真曲线图３．４（ａ）－（ｂ）中可以看出，采用自抗扰控制时，在０．６ｓ左右达到稳定跟踪，??达到稳定跟踪的状态之后的最大跟踪误差为〇．５ｍｉｌ，表明系统对２ｓｉｎ２ｆ大小的外部干扰??有很好的抑制作用，控制效果良好；图３．４（ｃ）看出观测器能够很好地观测到角位置；图??３．４（ｄ）看出观测器对角速度的观测在开始０．６ｓ内有一定波动，之后观测效果良好。??由图３．４（ｂ）看出，采用ＰＩＤ控制策略时，达到稳定跟踪的状态以后误差较大，在仿??真的整个过程中存在２．６ｍｉ丨的位置跟踪动态误差，表明其抗干扰能力一般，跟踪控制效??果良好。??３．４．２燃气流冲击仿真??阶跃输入：必＝０．１７，单位：弧度，即首先调炮到１０°位置。实际系统中，５ｓ后每??隔Ｉｓ发射一次。数字仿真中，只模拟一次发射，在仿真５ｓ时给负载力矩加上一个强干??扰信号
【参考文献】：
期刊论文
[1]自抗扰控制:研究成果总结与展望[J]. 李杰,齐晓慧,万慧,夏元清. 控制理论与应用. 2017(03)
[2]强冲击载荷下火箭炮位置伺服系统跟踪控制[J]. 董振乐,马大为,姚建勇,郑颖,王晓锋. 火炮发射与控制学报. 2015(03)
[3]现代高性能永磁交流伺服系统综述——传感装置与技术篇[J]. 莫会成,闵琳. 电工技术学报. 2015(06)
[4]大负载火箭炮射击诸元补偿方法[J]. 王建国. 火力与指挥控制. 2014(12)
[5]基于改进sigmoid函数的非线性跟踪微分器[J]. 邵星灵,王宏伦. 控制理论与应用. 2014(08)
[6]火箭炮位置伺服系统自抗扰控制[J]. 郑颖,马大为,姚建勇,胡健. 兵工学报. 2014(05)
[7]二阶系统线性自抗扰控制器频带特性与参数配置研究[J]. 袁东,马晓军,曾庆含,邱晓波. 控制理论与应用. 2013(12)
[8]控制受限的火箭炮位置伺服系统鲁棒自适应反步控制[J]. 吴跃飞,马大为,乐贵高. 兵工学报. 2013(04)
[9]火箭炮交流伺服系统全局滑模控制[J]. 陈福红,马大为,杨必武,朱忠领. 兵工学报. 2012(06)
[10]防空火箭炮递阶控制策略设计[J]. 杨帆,马大为,乐贵高,姚佳. 兵工学报. 2012(06)
博士论文
[1]电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究[D]. 曹海川.哈尔滨工业大学 2015
[2]某集束火箭炮位置伺服系统自抗扰方法研究[D]. 郑颖.南京理工大学 2015
[3]基于观测器的永磁同步电机鲁棒稳定性分析与控制器设计[D]. 陈才学.华南理工大学 2014
[4]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
[5]远程多管火箭炮电液位置伺服系统辨识与控制策略研究[D]. 高强.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]某火箭炮伺服控制系统设计及控制算法研究[D]. 马敏明.南京理工大学 2015
[2]无人机非线性自抗扰控制方法研究[D]. 曹宇.哈尔滨工业大学 2013
[3]粒子群算法的改进及其在自抗扰控制器参数优化中的应用[D]. 付海滨.湖南大学 2012
[4]某火箭炮快速瞄准系统软硬件设计与分析[D]. 朱明珠.南京理工大学 2011
[5]某武器系统平行度校准装置的控制系统设计[D]. 张世强.哈尔滨工业大学 2011
[6]自抗扰控制系统参数整定方法的研究[D]. 张兆靖.江南大学 2007
本文编号：3379772
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１某多管火箭炮示意图??高低机用来给予火箭炮需要的高低射角，其执行电机的输出扭矩经过安全离合器、??
利用某火箭炮俯仰随动系统的数学模型为研究对象，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件搭建??系统控制模型，进行计算机仿真来验证所提出控制器的有效性。??本章ＡＤＲＣ射向保持控制器的ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型结构图如下图３．３所示。??Ｉ?—?＾＾?ｊｉａｏｄｕ????．?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ?１??■?■?■???ａ?＾?篇???ｂｅｔａ／ｄ?＾?ｉ????？?ｌｅｖａｎｔ＿１?—？｜?Ｃｔｒｌ?—＾）??＊?ｕ?ｊｉａｏｓｕｄｕ?？！—？！?？?ｊｉａｏｓｕｄｕ??Ｓｔｅｐ２?Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ１?“?Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?．?ｂｅｔａ／ｆａｄｌ?１?＊?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ５??ｐｌａｎｔ?????？?ｕ??１／ｂＯ?／?＼?丁ｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ２??／１／２５．１＼???＾?｜，ｅｓｏ?＜???如阼１?■?Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ２????？?ｚ１??Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ〕????？＞?２２????Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ４??——？?ｔ??＊?２３??Ｃｌｏｃｋ?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ?Ｔｏ?Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ６??图３．?３?ＡＤＲＣ射向保持控制器的仿真模型结构图??３．４．１正弦跟踪仿真??仿真输入设为：４?＝?０．８７ｓｉｎ（０．１２；ｚ７），单位：弧度，外部干扰设为：ｄ（／）?＝?２ｓｉｎ２／，??仿真时间２５ｓ。假设正弦跟踪时，火箭炮发射弹量不变。仿真试验设计为２种控制方法??的对比，即常规ＰＩＤ控制和自抗扰控制，比较其位置跟踪性能。??控制器的参数设计如下：ＴＤ的参数
?（ｄ）观测角速度值与实际输出曲线??图３．?４正弦输入下仿真曲线组图??从仿真曲线图３．４（ａ）－（ｂ）中可以看出，采用自抗扰控制时，在０．６ｓ左右达到稳定跟踪，??达到稳定跟踪的状态之后的最大跟踪误差为〇．５ｍｉｌ，表明系统对２ｓｉｎ２ｆ大小的外部干扰??有很好的抑制作用，控制效果良好；图３．４（ｃ）看出观测器能够很好地观测到角位置；图??３．４（ｄ）看出观测器对角速度的观测在开始０．６ｓ内有一定波动，之后观测效果良好。??由图３．４（ｂ）看出，采用ＰＩＤ控制策略时，达到稳定跟踪的状态以后误差较大，在仿??真的整个过程中存在２．６ｍｉ丨的位置跟踪动态误差，表明其抗干扰能力一般，跟踪控制效??果良好。??３．４．２燃气流冲击仿真??阶跃输入：必＝０．１７，单位：弧度，即首先调炮到１０°位置。实际系统中，５ｓ后每??隔Ｉｓ发射一次。数字仿真中，只模拟一次发射，在仿真５ｓ时给负载力矩加上一个强干??扰信号
【参考文献】：
期刊论文
[1]自抗扰控制:研究成果总结与展望[J]. 李杰,齐晓慧,万慧,夏元清. 控制理论与应用. 2017(03)
[2]强冲击载荷下火箭炮位置伺服系统跟踪控制[J]. 董振乐,马大为,姚建勇,郑颖,王晓锋. 火炮发射与控制学报. 2015(03)
[3]现代高性能永磁交流伺服系统综述——传感装置与技术篇[J]. 莫会成,闵琳. 电工技术学报. 2015(06)
[4]大负载火箭炮射击诸元补偿方法[J]. 王建国. 火力与指挥控制. 2014(12)
[5]基于改进sigmoid函数的非线性跟踪微分器[J]. 邵星灵,王宏伦. 控制理论与应用. 2014(08)
[6]火箭炮位置伺服系统自抗扰控制[J]. 郑颖,马大为,姚建勇,胡健. 兵工学报. 2014(05)
[7]二阶系统线性自抗扰控制器频带特性与参数配置研究[J]. 袁东,马晓军,曾庆含,邱晓波. 控制理论与应用. 2013(12)
[8]控制受限的火箭炮位置伺服系统鲁棒自适应反步控制[J]. 吴跃飞,马大为,乐贵高. 兵工学报. 2013(04)
[9]火箭炮交流伺服系统全局滑模控制[J]. 陈福红,马大为,杨必武,朱忠领. 兵工学报. 2012(06)
[10]防空火箭炮递阶控制策略设计[J]. 杨帆,马大为,乐贵高,姚佳. 兵工学报. 2012(06)
博士论文
[1]电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究[D]. 曹海川.哈尔滨工业大学 2015
[2]某集束火箭炮位置伺服系统自抗扰方法研究[D]. 郑颖.南京理工大学 2015
[3]基于观测器的永磁同步电机鲁棒稳定性分析与控制器设计[D]. 陈才学.华南理工大学 2014
[4]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
[5]远程多管火箭炮电液位置伺服系统辨识与控制策略研究[D]. 高强.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]某火箭炮伺服控制系统设计及控制算法研究[D]. 马敏明.南京理工大学 2015
[2]无人机非线性自抗扰控制方法研究[D]. 曹宇.哈尔滨工业大学 2013
[3]粒子群算法的改进及其在自抗扰控制器参数优化中的应用[D]. 付海滨.湖南大学 2012
[4]某火箭炮快速瞄准系统软硬件设计与分析[D]. 朱明珠.南京理工大学 2011
[5]某武器系统平行度校准装置的控制系统设计[D]. 张世强.哈尔滨工业大学 2011
[6]自抗扰控制系统参数整定方法的研究[D]. 张兆靖.江南大学 2007
本文编号：3379772
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3379772.html
