基于GPS探测的炮弹简易控制研究

论文摘要

本文以某大口径炮弹为研究对象，进行了控制系统设计，主要做了以下几方面工作：首先，分析了飞行弹道简易控制方案，确定了采用GPS探测加小型电动舵机的控制体制；在炮弹线性微分方程组基础上，建立了炮弹纵向和侧向传递函数；以弹体纵向控制回路为例，设计了PID控制器，分析了炮弹纵向控制回路在未校正和校正情况下的稳定性和动态性能。其次，针对炮弹飞行过程中气动参数表现出非线性、时变性的特点，对炮弹纵向控制回路设计了模糊PID控制器，并通过仿真对模糊PID控制器与普通PID控制器进行了性能比较，表明模糊PID控制器对气动参数非线性、时变性具有较好的适应性。最后，采用粒子群优化算法(PSO)对炮弹纵向回路进行了控制器参数优化，利用MATLAB软件对控制器参数优化后的控制系统进行仿真，通过比较优化前后系统性能，表明：经过优化后，控制系统性能得到了很好的改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势
• 1.3 简易控制炮弹概述
• 1.4 GPS技术概述
• 1.5 粒子群算法概述
• 1.6 论文研究内容
• 2 简易控制炮弹的控制方案分析
• 2.1 控制方案分析
• 2.1.1 探测方式分析
• 2.1.2 执行机构分析
• 2.2 基于GPS探测的炮弹控制系统组成
• 2.3 基于GPS探测的炮弹控制器原理分析
• 2.4 本章小结
• 3 基于GPS探测的炮弹系统模型
• 3.1 常用坐标系
• 3.1.1 坐标系定义
• 3.1.2 坐标变换
• 3.2 炮弹空间运动方程组的建立
• 3.3 炮弹扰动运动的研究
• 3.3.1 炮弹扰动运动的研究方法
• 3.3.2 空间运动方程组的线性化
• 3.3.3 弹体纵向运动方程组
• 3.3.4 弹体偏航运动方程组
• 3.4 本章小结
• 4 基于GPS探测的炮弹PID控制器设计
• 4.1 弹体纵向控制回路设计
• 4.2 弹体偏航控制回路设计
• 4.3 本章小结
• 5 基于GPS探测的炮弹模糊PID控制器设计
• 5.1 模糊控制理论
• 5.1.1 模糊控制的发展
• 5.1.2 语言变量与模糊集合
• 5.1.3 模糊控制系统原理
• 5.2 模糊PID控制器设计
• 5.3 模糊PID控制器仿真
• 5.4 普通PID控制器与模糊PID控制器比较
• 5.5 本章小结
• 6 基于GPS探测的炮弹控制系统参数优化
• 6.1 粒子群算法介绍
• 6.1.1 粒子群算法基本思想
• 6.1.2 标准PSO算法
• 6.1.3 标准PSO算法的流程
• 6.1.4 标准PSO算法的改进
• 6.1.5 标准PSO算法参数的选择
• 6.2 控制器参数的PSO算法优化
• 6.2.1 普通PID控制器参数优化
• 6.2.2 模糊PID控制器参数优化
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献