目标模拟系统及其误差分析与补偿方法研究

摘要

系统仿真技术贯穿于航天及国防工业领域设备研发与调试的整个过程。本文设计的目标模拟系统由靶标温控系统和目标运动系统两部分构成，能够对飞行器制导系统识别、跟踪能力进行性能测试与评估。应用目标模拟系统进行制导仿真试验节省经费的同时，能够测试系统在不同环境条件下的性能，然而目标模拟系统的精度直接关系到被测设备的可靠性和结果的准确性。因此本文在总结前人工作基础之上，针对目标模拟系统，改进控制算法的同时，深入分析了误差来源，并对系统的误差进行补偿，从而保证目标模拟系统仿真结果具有更高的准确性。
　　文章首先系统地分析和总结了半实物仿真这一领域的研究现状及成果，指出了现存控制策略的局限性，并分别给出了靶标温控系统和目标运动系统的控制方案设计和控制算法改进，通过搭建MATLAB Simulink程序进行仿真，获得的仿真结果验证了算法的可行性。
　　然后文章分析了目标模拟系统精度的影响因素，采用红外热像仪对靶标表面温度进行校准，通过基于坐标变换的运动机构空间位置误差测量法对目标运动系统进行校准；然后对靶标温控系统和运动控制系统分别给出了基于遗传算法的Wavelet网络温度误差补偿和基于改进BP神经网络的空间位置误差补偿方案；实验结果显示补偿后的系统控制精度得到明显提高。
　　本文最后搭建了目标模拟系统上位机应用软件，论述了上位机应用软件优化设计中的模块化设计思想、高精度定时方法等关键性问题；利用上位机软件和测试软件分别对系统进行温度控制、同步运行、正弦响应和综合运动轨迹的测试，对实验结果进行分析显示，系统各项性能指标均满足技术指标要求。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 目标模拟系统的总体设计

2.1引言

2.2目标模拟系统总体构成

2.3靶标温控系统方案设计

2.4目标运动系统控制方案设计

2.5本章小结

第3章 靶标温控系统的误差分析与补偿方法

3.1引言

3.2靶标温控系统的误差源分析

3.3靶标中心温度的测量与校准

3.4基于遗传算法的Wavelet神经网络温控误差补偿

3.5本章小结

第4章 目标模拟系统空间位置误差分析与补偿方法

4.1引言

4.2目标模拟系统运动机构误差分析

4.3基于立体视觉的运动机构空间位置误差测量方法

4.4基于改进BP神经网络的空间位置误差补偿

4.5本章小结

第5章 目标模拟系统的软件设计与测试结果分析

5.1引言

5.2上位机应用软件优化设计

5.3目标模拟系统实验测试及结果分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢