半实物火炮自动操瞄俯仰角度控制系统的研究

论文摘要

本论文针对我国目前车载火炮操瞄自动化程度较低这一现状,以实际项目为基础,以火炮发射车俯仰装置的研究与仿真为背景,以高精度火炮自动操瞄控制系统为研究对象,采用位置反馈闭环控制方案实现了高精度的车载火炮自动操瞄控制系统,对火炮发射车自动操瞄俯仰角度系统进行硬件和软件的实现。火炮发射系统是一个复杂的机、电、液一体化系统,本文首先对系统进行总体设计,功能设计,以及工作流程设计。研究了液压驱动机械装置起竖过程的控制问题,分析了液压系统的控制方案,提出了电液比例控制、随动控制、PWM控制及PID控制的总体设计,并建立了半实物仿真模型。其次设计半实物自动操瞄俯仰角度控制系统,即上位机集成管理系统和DSP控制系统的硬件设计和软件实现。上位机即以PCM-3370为CPU的上位机,包括水平仪和辅助仿真模块;下位机是以TMS320LF2407A为核心的控制系统,包括编码器、比例阀的驱动模块、高速开关阀的驱动模块等,设计控制实现方案和电路实现硬件要求,并且编程、调试达到软件实现。另外,还进行了系统的耦合分析、设计了PID控制算法在系统中应用。最后对半实物火炮自动操瞄俯仰角度控制系统进行了试验研究,根据设计指标进行了静态操瞄时间、静态操瞄精度、动态精度、高速开关阀的控制性能的动作试验,试验了各种指标的精度和实现的可靠度,基本完成系统指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 火炮自动操瞄技术发展概述
• 1.2.1 国外发展情况简介
• 1.2.2 国内发展情况简介
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第2章 自动操瞄俯仰角度控制系统总体设计
• 2.1 控制系统的总体技术指标
• 2.2 控制系统功能设计
• 2.3 自动操瞄俯仰角度控制系统主要组成
• 2.4 自动操瞄俯仰机构液压控制系统总体设计
• 2.4.1 系统原理分析
• 2.4.2 液压系统设计
• 2.5 自动操瞄俯仰角度控制系统工作流程设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 自动操瞄俯仰角度控制系统硬件设计
• 3.1 半实物仿真平台的设计
• 3.2 基于PC104 的上位机集成管理系统设计
• 3.3 基于DSP 的下位机控制系统设计
• 3.3.1 下位机核心功能芯片模块
• 3.3.2 DSP 存储器扩展模块
• 3.3.3 DSP 电源电路模块
• 3.3.4 下位机与上位机通讯模块
• 3.3.5 比例调速阀控制模块
• 3.3.6 射角传感器模块
• 3.3.7 高速开关阀控制模块
• 3.3.8 俯仰角度控制系统的上升与下降模块
• 3.4 本章小结
• 第4章 自动操瞄俯仰角度控制系统软件实现
• 4.1 基于PC104 的上位机集成管理系统软件实现
• 4.1.1 上位机集成管理系统操作系统的选择
• 4.1.2 上位机控制界面及通讯
• 4.1.3 水平仪的数据接收及系统耦合分析
• 4.2 基于DSP 的下位机控制系统功能软件实现
• 4.2.1 下位机与上位机的通讯
• 4.2.2 编码器和比例阀的控制
• 4.2.3 高速开关阀的控制
• 4.3 控制流程分析与设计
• 4.3.1 位置控制开始工作流程设计
• 4.3.2 粗调工作流程设计
• 4.3.3 精调工作流程设计
• 4.3.4 自动收炮工作流程设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 自动操瞄俯仰角度控制系统试验研究
• 5.1 自动操瞄俯仰角度控制系统试验研究
• 5.1.1 静态精度和操瞄时间试验
• 5.1.2 动态指标试验
• 5.1.3 高速开关阀PWM 信号测试试验
• 5.2 自动操瞄俯仰机构控制系统试验分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 电机启/停控制电路原理图
• 附录2 控制装置实物外观图
• 致谢