【摘 要】
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迫击炮在现代战争中一直发挥着重要的作用。近年来,世界各国将精确制导技术应用到传统迫击炮弹中,产生了一系列低成本、高精度的制导迫击炮弹,用于控制弹体飞行姿态和制导精度的舵机控制系统对实战中弹药的使用效能有非常重要的影响。本文基于前期查阅相关文献和相应研究,设计一种应用于捷联激光半主动制导迫弹的舵机控制系统,融合一些智能控制算法以提高舵机的控制性能,并将其应用于双旋制导炮弹在末段制导飞行中的弹道修正。
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迫击炮在现代战争中一直发挥着重要的作用。近年来,世界各国将精确制导技术应用到传统迫击炮弹中,产生了一系列低成本、高精度的制导迫击炮弹,用于控制弹体飞行姿态和制导精度的舵机控制系统对实战中弹药的使用效能有非常重要的影响。本文基于前期查阅相关文献和相应研究,设计一种应用于捷联激光半主动制导迫弹的舵机控制系统,融合一些智能控制算法以提高舵机的控制性能,并将其应用于双旋制导炮弹在末段制导飞行中的弹道修正。首先,在查阅舵机相关资料后,阐述目前国内外制导炮弹及其舵机控制技术的研究现状和未来发展趋势,选取目前应用广泛,控制性能好,性价比高的永磁同步电机作为制导炮弹的舵机本体,分析永磁同步电机的工作原理与数学模型。针对低转速状态下舵机的性能要求,运用矢量控制法（FOC）减小电机旋转时的转矩脉动,研究空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）原理及其实现方式,分析常用电机转子位置检测技术并选用成熟的霍尔传感器检测方式,设计矢量控制三闭环控制系统。其次,基于弹体飞行时系统的时变性和非线性特征,在分析经典数字增量式PID的基础上,研究模糊控制技术和单神经元变结构控制技术,将经典PID分别与模糊控制和单神经元变结构控制相结合,设计出模糊PID控制器和单神经元变结构PID控制器,分别应用在对炮弹制导精度影响较大的速度环和位置环。在MATLAB/Simulink中建立永磁同步电机矢量控制模型并对使用不同控制算法的控制系统进行仿真,对比仿真结果得出结论:融合了模糊算法和单神经元变结构算法的控制系统对阶跃信号响应更快,超调小,对连续信号跟随性好,对短脉冲信号抗干扰能力强,可提高舵机控制性能。最后,设计出以STM32F407为主控芯片的舵机控制板和电机驱动板,对舵机控制程序进行软件编程,分别用改进前和改进后的控制器算法实现舵机控制的应用。将上述舵机在地面半实物仿真平台进行实验并进行数据分析,通过分析上位机所采集的舵机参数,验证所设计舵机控制系统具有良好的控制性。
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