基于射向保持的某火箭炮随动系统研究

摘要

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的参数。粒子群算法存在早熟收敛问题，故引入免疫克隆算法，提高算法的全局搜索能力，使其不易陷入局部最优。在高频变异中引入云变异算子，提高了算法的动态寻优性能及变异的有效性。仿真结果表明优化后的控制参数进一步提高了系统的控制性能。 搭建某火箭炮随动系统半实物仿真实验平台。在仿真平台中实现PID和自抗扰控制。实验结果表明自抗扰方法可以有效减弱强干扰对射向和射角的影响，证明了该算法的有效性。

目录

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摘要

图表目录

1绪论

1．1选题背景和意义

1．2国内外研究现状与发展趋势

1．2．1火箭炮随动系统的发展

1．2．2火箭炮随动系统常用控制策略

1．2．3火箭炮射向保持控制的研究现状

1．3论文主要研究内容和章节安排

1．3．1论文的主要研究内容

1．3．2章节安排

1．4本章小结

2某火箭炮随动控制系统的结构和数学模型

2．1引言

2．2某火箭炮的机械结构

2．3某火箭炮随动系统的构成及工作原理

2．4 PMSM的数学模型

2．4．1 PMSM电机基本方程

2．4．2 d-q轴数学方程

2．5某火箭炮随动控制系统的数学模型

2．6随动系统负载扰动分析

2．6．1摩擦力矩干扰

2．6．2不平衡力矩和惯性力矩干扰

2．6．3燃气流冲击干扰

2．7平行度误差的分析与修正

2．7．1平行度误差

2．7．2平行度误差的修正

2．8本章小结

3自抗扰控制在某火箭炮射向保持控制系统中的应用

3．1引言

3．2自抗扰控制理论概述

3．2．1自抗扰控制器组成

3．2．2跟踪微分器

3．2．3扩张状态观测器

3．2．4非线性反馈控制率

3．2．5自抗扰控制器的参数整定

3．3射向保持控制器设计

3．3．1跟踪微分器设计

3．3．2扩张状态观测器设计

3．3．3误差反馈控制律设计

3．3．4稳定性分析

3．4仿真分析

3．4．1正弦跟踪仿真

3．4．2燃气流冲击仿真

3．5本章小结

4免疫粒子群优化算法在某火箭炮射向保持控制系统中的应用

4．1引言

4．2粒子群优化算法概述

4．2．1基本粒子群优化算法

4．2．2标准粒子群优化算法

4．2．3算法参数及设置

4．3免疫算法概述

4．3．1生物免疫系统

4．3．2克隆选择算法

4．4基于免疫克隆粒子群算法优化ADRC参数设计

4．4．1基于云变异的克隆选择算法

4．4．2适应度函数的选择

4．4．3基于云变异的免疫克隆粒子群优化算法

4．5仿真分析

4．5．1正弦跟踪仿真

4．5．2燃气流冲击仿真

4．6本章小结

5半实物仿真平台试验研究

5．1引言

5．2火箭炮随动系统试验平台

5．3位置控制器设计

5．3．1硬件设计

5．3．2软件设计

5．4试验研究

5．4．1随动系统的典型控制信号

5．4．2随动系统的品质指标

5．4．3火箭炮交流随动系统的控制指标

5．4．4试验目的与内容

5．4．5试验结果

5．5本章小结

6结论与展望

致谢

参考文献

附录