基于DSP的坦克炮伺服控制系统的研究

摘要

坦克炮伺服控制系统是坦克火控系统的重要组成部分，对坦克炮的操纵和稳定起着重要作用。坦克炮伺服控制系统的优劣，直接关系到坦克在行进和静止射击过程中命中率的高低。因此，一个完善的伺服控制系统必须要满足坦克炮在射击过程中，能够快速、有效、精确的命中目标。
　　本文以TMS320F2812型DSP芯片为控制核心，利用模糊自适应PID控制策略，对坦克炮伺服控制系统进行了设计。
　　首先，对坦克炮伺服控制系统的整体方案进行了设计，并对伺服电机进行了选型，以保证系统能够有效工作。
　　其次，对坦克炮伺服控制系统的控制策略进行了设计和研究，为保证坦克炮伺服控制系统能够适应各种恶劣的作战环境，并排除外界因素的干扰，本文选择了模糊自适应PID控制算法。
　　最后，在完成总体设计框图后，本文对硬件和软件进行了设计，并对系统做了仿真验证。
　　仿真结果表明，本文设计的坦克炮伺服控制系统有效提高了坦克在射击过程中的命中率，达到了预期的设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 坦克炮伺服控制系统的国内外研究现状

1．2．1 坦克炮伺服控制系统的应用

1．2．2 坦克炮伺服控制系统的发展现状

1．3 伺服系统的发展趋势及系统组成

1．3．1 伺服系统的发展趋势

1．3．2 伺服系统的组成

1．4 本文主要的研究内容和工作

2 总体方案设计及伺服电机的选型

2．1 坦克炮伺服系统分析

2．1．1 坦克炮及火控系统简介

2．1．2 坦克炮伺服控制系统

2．2 坦克炮伺服系统设计要求

2．2．1 负载能力

2．2．2 动态性能要求

2．2．3 稳态性能要求

2．2．4 设计原则

2．3 坦克炮伺服系统方案的实现

2．3．1 伺服电机的选型

2．3．2 主要器件的选择

2．3．3 控制系统的设计

2．4 本章小结

3 控制策略的研究

3．1 永磁同步电机控制技术

3．1．1 磁场定向矢量控制技术

3．1．2 直接转矩控制技术

3．2 永磁同步电机矢量控制策略

3．2．1 永磁同步电机的数学模型

3．2．2 永磁同步电机的矢量控制

3．3 空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)

3．3．1 电压空间矢量定义

3．3．2 电压空间矢量的实现

3．3．3 电压空间矢量算法

3．4 模糊自适应PID控制器

3．4．1 控制理论基本概念

3．4．2 模糊自适应PID控制器

4 系统的硬件设计

4．1 伺服控制系统硬件总体设计

4．1．1 系统硬件框图

4．1．2 伺服控制板的设计

4．1．3 DSP控制芯片的作用和特点

4．2 系统主电路的设计

4．2．1 整流电路的设计

4．2．2 滤波电路的设计

4．2．3 逆变电路的设计

4．2．4 光耦隔离电路设计

4．3 系统控制电路设计

4．3．1 DSP芯片主电路

4．3．2 电源及复位电路

4．3．3 时钟电路

4．3．4 通讯模块

4．3．5 D／A转换电路

4．4 本章小结

5 系统软件设计

5．1 软件开发环境

5．2 软件整体结构设计

5．3 本章小结

6 仿真及实验结果

6．1 MATLAB简介

6．2 Simulink仿真集成环境介绍

6．3 仿真模型

6．4 仿真结果与分析

6．5 小结

7 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果