某型自主防空火箭炮伺服跟踪系统研究

论文摘要

在做好未来军事斗争准备过程中,面临的一个迫切任务就是防空反导,多管火箭炮火力猛,机动灵活,价格低廉,用于防空反导有其独特的优势。本文对某自主防空火箭炮伺服跟踪系统进行了研究,为了提高防空火箭炮对目标的捕获能力,关键就是要对运动目标迅速做出响应,减小超调量。本文针对火箭炮伺服跟踪系统具有参数变化大、负载特性恶劣、冲击扰动力矩大的特点,在深入分析了常规二维模糊控制器量化因子和比例因子对控制性能影响的基础上,将一种改进的模糊PID控制算法应用到自主防空火箭炮伺服跟踪系统中,理论分析和仿真结果表明该控制策略能有效地提高防空火箭炮系统的跟踪精度,具有较强的自适应能力和鲁棒性,保证了目标跟踪精度；考虑到红外成像具有夜间和恶劣气候下的工作能力,能够得到高分辨率的目标图像,据此本文提出了一种基于非线性滤波的红外目标跟踪技术用于自主防空火箭炮系统对目标的跟踪,实验证明此算法能对红外目标进行有效、准确的跟踪。最后对自主防空火箭炮伺服跟踪系统的总体方案进行了设计,重点对控制系统进行了详细设计以及控制算法的具体实现；然后以自主防空火箭炮样机为实验平台,进行了经典PID控制和自适应模糊PID控制实验,通过实验验证了自适应模糊PID算法能够更好的提升系统的性能,具有一定的工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及其意义
• 1.2 本课题研究现状及发展趋势
• 1.2.1 光电平台伺服跟踪系统
• 1.2.2 模糊控制理论及其在伺服控制中的应用
• 1.2.3 红外目标跟踪技术研究现状
• 1.3 论文的主要工作安排
• 2 自主防空火箭炮伺服跟踪系统数学模型分析
• 2.1 自主防空火箭炮伺服跟踪系统原理
• 2.2 控制电机的数学模型分析
• 2.3 自主防空火箭炮伺服跟踪系统数学模型
• 2.3.1 自主防空火箭炮伺服跟踪系统构成
• 2.3.2 自主防空火箭炮伺服跟踪系统串级控制器设计
• 2.4 本章小结
• 3 自主防空火箭炮伺服系统自适应模糊PID复合控制
• 3.1 模糊控制原理及设计方法
• 3.2 模糊集合的形状、分布的选择以及量化因子的影响
• 3.3 基于模糊控制的自主防空火箭炮多模态控制策略
• 3.3.1 模糊开关切换控制设计
• 3.3.2 模糊控制器量化因子和比例因子的在线调整算法设计
• 3.3.3 自适应模糊PID复合控制器设计
• 3.4 自主防空火箭炮伺服跟踪系统仿真分析与研究
• 3.4.1 系统仿真模型建立
• 3.4.2 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 自主防空火箭炮目标跟踪算法研究
• 4.1 红外目标模型
• 4.2 粒子滤波跟踪关键技术
• 4.2.1 基于贝叶斯滤波的目标跟踪
• 4.2.2 粒子滤波算法
• 4.3 一种基于粒子滤波的目标跟踪算法
• 4.3.1 目标运动模型的建立
• 4.3.2 目标观测模型的建立
• 4.3.3 目标跟踪算法
• 4.4 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 5 自主防空火箭炮系统总体方案设计
• 5.1 伺服跟踪系统的硬件组成
• 5.1.1 目标捕获及检测装置
• 5.1.2 执行装置
• 5.1.3 控制装置
• 5.2 本章小结
• 6 自主防空火箭炮样机系统跟踪性能测试
• 6.1 实验内容与目的
• 6.2 实验结果及分析
• 6.2.1 系统硬件电路测试
• 6.2.2 系统跟踪系能测试
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录