【摘要】：導(dǎo)彈作為最重要的制導(dǎo)武器,已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)場的主角,是各國發(fā)展軍事力量的重中之重。導(dǎo)彈控制系統(tǒng)作為導(dǎo)彈的核心組成部分,在導(dǎo)彈精準(zhǔn)打擊目標(biāo)和控制導(dǎo)彈飛行穩(wěn)定性方面都有著及其重要的作用。在導(dǎo)彈控制的研究歷史中,PID控制具有悠久的研究和發(fā)展歷史,它具有突出的優(yōu)點,如算法簡單、魯棒性好、有較高的可靠性等。然而,PID控制的應(yīng)用也有局限性。首先是它對控制系統(tǒng)的要求很高,即PID控制主要應(yīng)用在線性定常的、系統(tǒng)參數(shù)固定不變的系統(tǒng)中;其次,PID控制要求的控制對象比較嚴(yán)格,即對于具有非線性、大慣性、強(qiáng)干擾性等特性的控制對象,不能選擇一組固定的、整定好的PID參數(shù)實施控制,此時的控制器并不能取得較好的控制效果,甚至還會使系統(tǒng)性能超出允許的范圍。因此PID控制在導(dǎo)彈控制中的應(yīng)用受到了限制。近年來,研究人員在傳統(tǒng)PID控制的基礎(chǔ)上,不斷地對其進(jìn)行了優(yōu)化,進(jìn)而衍生出多種控制算法,發(fā)展最完善的控制理論有模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制等。但是,以上列出的控制方法只是針對某個特定的性能指標(biāo)來進(jìn)行控制,往往會使其他的性能指標(biāo)變壞,并不能全面的提升系統(tǒng)的性能指標(biāo),其效果往往也不明顯,甚至還存在系統(tǒng)在工程上不易實現(xiàn)的問題。在此研究背景下,本文提出了一種特殊的變參數(shù)PID控制方法。本文的主要工作如下:首先介紹了本課題的研究背景、研究現(xiàn)狀及意義,并介紹了本文的主要內(nèi)容;對某型巡航導(dǎo)彈進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,選擇了不同的坐標(biāo)系進(jìn)行定義,并推導(dǎo)相互轉(zhuǎn)換的余弦關(guān)系;對導(dǎo)彈飛行過程中的受力情況進(jìn)行分析,從而建立導(dǎo)彈的動力學(xué)模型,并按照一定的法則對模型進(jìn)行簡化;介紹PID控制的發(fā)展過程和設(shè)計原理,用頻域法設(shè)計控制器,通過仿真說明其控制效果;詳細(xì)介紹本文研究的控制方法,即一種特殊的變參數(shù)PID控制方法,介紹了其設(shè)計思想和理論研究過程,并與原系統(tǒng)的控制能力進(jìn)行分析對比,并在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用該方法對簡單二階系統(tǒng)進(jìn)行仿真,驗證其控制效果;將該種方法運(yùn)用到導(dǎo)彈縱向控制中,并與傳統(tǒng)的PID控制方法進(jìn)行比較,得出結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TJ765;TP273
【圖文】：

圖 1.1 導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的基本組成導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的功能是，通過控制導(dǎo)彈的運(yùn)動，使導(dǎo)彈按運(yùn)動軌跡飛行，跟蹤和擊毀目標(biāo)。控制系統(tǒng)還有一個主要的功能就是當(dāng)導(dǎo)彈受到干擾時，能使導(dǎo)彈快速地穩(wěn)定在給定彈道上，抑制干擾的作用[10]。雖然不同型號的導(dǎo)彈，其控制系統(tǒng)組成不完全相同，但導(dǎo)彈控制系統(tǒng)大致是由兩大部分組成，即控制器和被控對象。如圖 1.2 所示。圖 1.2 一般的導(dǎo)彈控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)對巡航導(dǎo)彈控制系統(tǒng)來說，它的系統(tǒng)是一個是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)有效地修正偏差。為了保證控制系統(tǒng)的良好性能，還要求系統(tǒng)能夠抑制系統(tǒng)的參數(shù)變化和外干擾的影響[11]。為了滿足以上兩點要求，系統(tǒng)就需要有很高的控制精度。而對于不同型號、不

圖 1.1 導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的基本組成制系統(tǒng)的功能是，通過控制導(dǎo)彈的運(yùn)動，使導(dǎo)彈按運(yùn)動軌跡飛行，跟制系統(tǒng)還有一個主要的功能就是當(dāng)導(dǎo)彈受到干擾時，能使導(dǎo)彈快速地，抑制干擾的作用[10]。雖然不同型號的導(dǎo)彈，其控制系統(tǒng)組成不完全系統(tǒng)大致是由兩大部分組成，即控制器和被控對象。如圖 1.2 所示。

圖 1.3 導(dǎo)彈自動控制系統(tǒng)框圖校正裝置：通常為 PID 控制元件，由放大環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)三部分原件組成，用來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)特性。放大元件：功能是放大和變化比較原件給出的偏差信號，從而得到能驅(qū)動執(zhí)行元件運(yùn)行的大信號，實現(xiàn)控制功能。常見的放大元件有可用集成電路、電子管等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：功能是操縱舵面，從而控制導(dǎo)彈飛行。常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有舵伺服系統(tǒng)，液壓傳動裝置等。反饋裝置：通過對偏差信號的測量和控制，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。常見的反饋裝置有電位計、測速機(jī)等。姿態(tài)敏感元件[13]：用來測量導(dǎo)彈的姿態(tài)運(yùn)動參數(shù)，主要有慣性平臺和陀螺儀。質(zhì)心敏感元件：它的功能是實時測量導(dǎo)彈的質(zhì)心運(yùn)動參數(shù)，常見的有加速度計和高度計等。1.3.2 導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)是制導(dǎo)系統(tǒng)的核心部分，大多數(shù)導(dǎo)彈對質(zhì)心的控制都是通過姿態(tài)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2752818