基于嵌入式平臺的二維修正控制系統(tǒng)及算法研究
發(fā)布時間：2021-06-27 08:17
本文以二維修正原理為基礎(chǔ),根據(jù)二維修正的具體要求,設(shè)計(jì)了一種基于DSP的二維修正控制系統(tǒng),針對姿態(tài)解算提出具體解算方法,進(jìn)行了控制系統(tǒng)硬件平臺搭建及軟件架構(gòu)設(shè)計(jì),通過搭建臥式實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺對設(shè)計(jì)的二維修正系統(tǒng)性能進(jìn)行測試。本文分析了彈道修正的修正原理,以及相關(guān)的國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r。制定了本設(shè)計(jì)的總體控制策略,確定了修正機(jī)構(gòu)由十字固定鴨舵和永磁電機(jī)組成的方案。根據(jù)總體修正策略,進(jìn)行了算法研究,對于后部彈體滾轉(zhuǎn)角解算,結(jié)合傳統(tǒng)濾波方法,提出了改進(jìn)型地磁濾波算法,并簡化了滾轉(zhuǎn)角解算方法;采用“M/T”法對舵片實(shí)時轉(zhuǎn)動速度進(jìn)行測量,并采用增量式光電編碼器實(shí)現(xiàn)舵機(jī)角度解算。在硬件設(shè)計(jì)上,提出了以F28335作為嵌入式平臺主控芯片的設(shè)計(jì)方案,通過搭載各模塊實(shí)現(xiàn)修正功能,同時進(jìn)行了電路原理圖和PCB繪制,并對各類接口進(jìn)行了合理配置。本文根據(jù)設(shè)計(jì)需求,對主控制器及存儲模塊、信號處理模塊、電源模塊和舵機(jī)控制模塊這四個主要模塊給出了設(shè)計(jì)方案和詳細(xì)的電路分析,并對器件選型做了參數(shù)對比。在軟件設(shè)計(jì)上通過CCS平臺建立了修正系統(tǒng)軟件框架,針對控制策略中的不同的階段采用了不同的程序設(shè)計(jì),對于彈體位置解析給出了程序流程圖...
【文章來源】：沈陽理工大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
“紅土地”彈道修正彈Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile
第1章緒論-3-目標(biāo)形成30~40o的攻擊角，能有效殺傷目標(biāo)。圖1.1“紅土地”彈道修正彈Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile在1995年美國聯(lián)合瑞士也開始了彈道修正彈的研發(fā)，與2001年成功研制出名為TCM的彈道修正彈[13]，TCM通過GPS和彈丸追蹤系統(tǒng)定位修正。隨后美國陸軍分三個階段進(jìn)行了LCCM（低成本高效軍火）計(jì)劃研發(fā)，第一階段利用多顆GPS引信對目標(biāo)落點(diǎn)定位，從引信所在的定位得到實(shí)際的目標(biāo)落點(diǎn)位置，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算落點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的偏差，然后向修正系統(tǒng)發(fā)出修正指令，對炮彈進(jìn)行彈道修正；第二階段是對一維修正彈的開發(fā)研制，運(yùn)用一維修正原理，對炮彈距離修正，修正后的炮彈落點(diǎn)圓周誤差縮小為原來的30%以下；第三階段則是針對裝有慣導(dǎo)系統(tǒng)和彈載GPS的二維修正引信的研究。圖1.2“神劍”彈道修正彈Fig.1.2“XM982”trajectorycorrectionprojectile
第1章緒論-5-為40米。圖1.3“WS-35”彈道修正彈Fig.1.3“WS-35”trajectorycorrectionprojectile近年來國內(nèi)各個軍工類高校也開展了不同程度的彈道修正彈研究。北京理工大學(xué)根據(jù)二維修正理論，對二維修正的鴨舵修正機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究[18]；南京理工大學(xué)對二維彈道修正彈修正方法進(jìn)行了研究，并從氣動布局、彈道模擬等方向進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與仿真[19]；沈陽理工大學(xué)也從最初的原理性探索發(fā)展為實(shí)踐性研究，不僅搭建了二維修正模擬轉(zhuǎn)臺，還對修正機(jī)構(gòu)、嵌入式硬件平臺及算法進(jìn)行了研究，通過和兵工廠的合作，也取得了不錯的成果[20]。對于彈道修正彈，我國雖然起步較晚，但是隨著我國科技整體水平的不斷提升，以及各高校與科研所的不斷努力，我國彈道修正技術(shù)正在突飛猛進(jìn)，相信在不久的將來，一定能超越西方國家，在軍事領(lǐng)域占有一席之地。1.3課題研究內(nèi)容及章節(jié)安排本文主要是對基于嵌入式平臺的二維修正控制系統(tǒng)及算法的研究，以迫彈作為二維修正彈研究對象，對二維修正的原理進(jìn)行研究，同時提出控制策略并對修正系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，通過半實(shí)物仿真平臺驗(yàn)證控制架構(gòu)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)二維修正的目的。本論文各章節(jié)安排及主要內(nèi)容如下：1）第一章：緒論。本章主要介紹了彈道修正的研究背景及意義，闡述了彈道修正研究的重要性，同時介紹了該領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。2）第二章：二維修正控制策略及解算方法。本章先對一維和二維修正控制原理進(jìn)行了分析，根據(jù)控制原理和控制需求對修正系統(tǒng)進(jìn)行總體修正方案制定，并介紹了對本設(shè)計(jì)中采用的鴨舵結(jié)構(gòu)及控制電機(jī)參數(shù)。然后詳細(xì)敘述了本設(shè)計(jì)中
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DSP的二維修正機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J]. 王玲,張勝,張嘉易,郝永平,宿榮凱,楊超. 光電技術(shù)應(yīng)用. 2019(02)
[2]Ballistic Trajectory Extrapolation and Correction of Firing Precision for Multiple Launch Rocket System[J]. ZHA Qicheng,RUI Xiaoting,WANG Guoping,YU Hailong. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2019(02)
[3]鴨舵式二維彈道修正引信發(fā)展綜述[J]. 劉宗源,高敏,宋衛(wèi)東,王毅. 現(xiàn)代防御技術(shù). 2019(01)
[4]二維修正迫彈的氣動特性及修正能力研究[J]. 潘雷,吳玉斌,郝永平,張嘉易,陳闖. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2019(02)
[5]編碼器原理與應(yīng)用分析[J]. 趙映川. 無線互聯(lián)科技. 2018(22)
[6]TMS320F28335 DSP芯片高可靠電源管理電路設(shè)計(jì)[J]. 王偉,王靜文. 測控技術(shù). 2018(10)
[7]旋轉(zhuǎn)舵機(jī)控制方法研究[J]. 裴乙橦,張記發(fā),陳闖,孫林. 電子世界. 2018(15)
[8]基于DSP的高速旋轉(zhuǎn)修正機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J]. 張記發(fā),王玲,郝永平,張嘉易,趙洪力. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2018(02)
[9]彈道修正彈固定鴨舵測姿方法研究[J]. 王曉云,李昱,郝永平,張嘉易. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2018(01)
[10]基于地磁傳感器的末敏彈姿態(tài)解算方法[J]. 周連成,劉榮忠,郭銳. 兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2018(03)
博士論文
[1]紅外與地磁復(fù)合的旋轉(zhuǎn)彈體姿態(tài)測試?yán)碚撆c方法研究[D]. 于靖.南京理工大學(xué) 2017
[2]可控滾轉(zhuǎn)二維彈道修正機(jī)構(gòu)的研究[D]. 張冬旭.北京理工大學(xué) 2015
[3]基于伸縮式舵機(jī)的小口徑火箭彈簡易修正關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 唐玉發(fā).南京理工大學(xué) 2015
[4]旋轉(zhuǎn)彈體背景磁場模型和地磁姿態(tài)測試方法研究[D]. 向超.南京理工大學(xué) 2013
碩士論文
[1]制導(dǎo)彈箭彈道視景仿真系統(tǒng)研究[D]. 王琦.南京理工大學(xué) 2018
[2]二維修正控制方法研究及仿真分析[D]. 李昱.沈陽理工大學(xué) 2018
[3]高動態(tài)環(huán)境下彈體姿態(tài)測量技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉佳樂.南京理工大學(xué) 2017
[4]高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制及半實(shí)物仿真[D]. 鞠廣旭.沈陽理工大學(xué) 2017
[5]編碼器細(xì)分技術(shù)及其控制系統(tǒng)仿真研究[D]. 劉帥.深圳大學(xué) 2016
[6]基于GPS、MEMS和地磁的組合導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 董飛翔.北京理工大學(xué) 2016
[7]彈道修正機(jī)構(gòu)的控制原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張進(jìn)超.沈陽理工大學(xué) 2016
[8]光電編碼器莫爾條紋測速方法研究[D]. 王亞洲.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[9]彈道修正彈執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法研究[D]. 李新福.沈陽理工大學(xué) 2015
[10]基于磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈滾轉(zhuǎn)角測量[D]. 郭藝進(jìn).北京理工大學(xué) 2015
本文編號：3252484
【文章來源】：沈陽理工大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
“紅土地”彈道修正彈Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile
第1章緒論-3-目標(biāo)形成30~40o的攻擊角，能有效殺傷目標(biāo)。圖1.1“紅土地”彈道修正彈Fig.1.1“M2”trajectorycorrectionprojectile在1995年美國聯(lián)合瑞士也開始了彈道修正彈的研發(fā)，與2001年成功研制出名為TCM的彈道修正彈[13]，TCM通過GPS和彈丸追蹤系統(tǒng)定位修正。隨后美國陸軍分三個階段進(jìn)行了LCCM（低成本高效軍火）計(jì)劃研發(fā)，第一階段利用多顆GPS引信對目標(biāo)落點(diǎn)定位，從引信所在的定位得到實(shí)際的目標(biāo)落點(diǎn)位置，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算落點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的偏差，然后向修正系統(tǒng)發(fā)出修正指令，對炮彈進(jìn)行彈道修正；第二階段是對一維修正彈的開發(fā)研制，運(yùn)用一維修正原理，對炮彈距離修正，修正后的炮彈落點(diǎn)圓周誤差縮小為原來的30%以下；第三階段則是針對裝有慣導(dǎo)系統(tǒng)和彈載GPS的二維修正引信的研究。圖1.2“神劍”彈道修正彈Fig.1.2“XM982”trajectorycorrectionprojectile
第1章緒論-5-為40米。圖1.3“WS-35”彈道修正彈Fig.1.3“WS-35”trajectorycorrectionprojectile近年來國內(nèi)各個軍工類高校也開展了不同程度的彈道修正彈研究。北京理工大學(xué)根據(jù)二維修正理論，對二維修正的鴨舵修正機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究[18]；南京理工大學(xué)對二維彈道修正彈修正方法進(jìn)行了研究，并從氣動布局、彈道模擬等方向進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與仿真[19]；沈陽理工大學(xué)也從最初的原理性探索發(fā)展為實(shí)踐性研究，不僅搭建了二維修正模擬轉(zhuǎn)臺，還對修正機(jī)構(gòu)、嵌入式硬件平臺及算法進(jìn)行了研究，通過和兵工廠的合作，也取得了不錯的成果[20]。對于彈道修正彈，我國雖然起步較晚，但是隨著我國科技整體水平的不斷提升，以及各高校與科研所的不斷努力，我國彈道修正技術(shù)正在突飛猛進(jìn)，相信在不久的將來，一定能超越西方國家，在軍事領(lǐng)域占有一席之地。1.3課題研究內(nèi)容及章節(jié)安排本文主要是對基于嵌入式平臺的二維修正控制系統(tǒng)及算法的研究，以迫彈作為二維修正彈研究對象，對二維修正的原理進(jìn)行研究，同時提出控制策略并對修正系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，通過半實(shí)物仿真平臺驗(yàn)證控制架構(gòu)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)二維修正的目的。本論文各章節(jié)安排及主要內(nèi)容如下：1）第一章：緒論。本章主要介紹了彈道修正的研究背景及意義，闡述了彈道修正研究的重要性，同時介紹了該領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。2）第二章：二維修正控制策略及解算方法。本章先對一維和二維修正控制原理進(jìn)行了分析，根據(jù)控制原理和控制需求對修正系統(tǒng)進(jìn)行總體修正方案制定，并介紹了對本設(shè)計(jì)中采用的鴨舵結(jié)構(gòu)及控制電機(jī)參數(shù)。然后詳細(xì)敘述了本設(shè)計(jì)中
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DSP的二維修正機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J]. 王玲,張勝,張嘉易,郝永平,宿榮凱,楊超. 光電技術(shù)應(yīng)用. 2019(02)
[2]Ballistic Trajectory Extrapolation and Correction of Firing Precision for Multiple Launch Rocket System[J]. ZHA Qicheng,RUI Xiaoting,WANG Guoping,YU Hailong. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2019(02)
[3]鴨舵式二維彈道修正引信發(fā)展綜述[J]. 劉宗源,高敏,宋衛(wèi)東,王毅. 現(xiàn)代防御技術(shù). 2019(01)
[4]二維修正迫彈的氣動特性及修正能力研究[J]. 潘雷,吳玉斌,郝永平,張嘉易,陳闖. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2019(02)
[5]編碼器原理與應(yīng)用分析[J]. 趙映川. 無線互聯(lián)科技. 2018(22)
[6]TMS320F28335 DSP芯片高可靠電源管理電路設(shè)計(jì)[J]. 王偉,王靜文. 測控技術(shù). 2018(10)
[7]旋轉(zhuǎn)舵機(jī)控制方法研究[J]. 裴乙橦,張記發(fā),陳闖,孫林. 電子世界. 2018(15)
[8]基于DSP的高速旋轉(zhuǎn)修正機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J]. 張記發(fā),王玲,郝永平,張嘉易,趙洪力. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2018(02)
[9]彈道修正彈固定鴨舵測姿方法研究[J]. 王曉云,李昱,郝永平,張嘉易. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2018(01)
[10]基于地磁傳感器的末敏彈姿態(tài)解算方法[J]. 周連成,劉榮忠,郭銳. 兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2018(03)
博士論文
[1]紅外與地磁復(fù)合的旋轉(zhuǎn)彈體姿態(tài)測試?yán)碚撆c方法研究[D]. 于靖.南京理工大學(xué) 2017
[2]可控滾轉(zhuǎn)二維彈道修正機(jī)構(gòu)的研究[D]. 張冬旭.北京理工大學(xué) 2015
[3]基于伸縮式舵機(jī)的小口徑火箭彈簡易修正關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 唐玉發(fā).南京理工大學(xué) 2015
[4]旋轉(zhuǎn)彈體背景磁場模型和地磁姿態(tài)測試方法研究[D]. 向超.南京理工大學(xué) 2013
碩士論文
[1]制導(dǎo)彈箭彈道視景仿真系統(tǒng)研究[D]. 王琦.南京理工大學(xué) 2018
[2]二維修正控制方法研究及仿真分析[D]. 李昱.沈陽理工大學(xué) 2018
[3]高動態(tài)環(huán)境下彈體姿態(tài)測量技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉佳樂.南京理工大學(xué) 2017
[4]高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制及半實(shí)物仿真[D]. 鞠廣旭.沈陽理工大學(xué) 2017
[5]編碼器細(xì)分技術(shù)及其控制系統(tǒng)仿真研究[D]. 劉帥.深圳大學(xué) 2016
[6]基于GPS、MEMS和地磁的組合導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 董飛翔.北京理工大學(xué) 2016
[7]彈道修正機(jī)構(gòu)的控制原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張進(jìn)超.沈陽理工大學(xué) 2016
[8]光電編碼器莫爾條紋測速方法研究[D]. 王亞洲.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[9]彈道修正彈執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法研究[D]. 李新福.沈陽理工大學(xué) 2015
[10]基于磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈滾轉(zhuǎn)角測量[D]. 郭藝進(jìn).北京理工大學(xué) 2015
本文編號：3252484
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