稳瞄操纵系统动力学分析及数据信号处理

论文摘要

稳瞄操纵系统是机载装备的一个重要子系统,该系统由操纵机构和控制系统构成。操纵机构的运动学和动力学特性是影响稳瞄操纵性能的重要因素,稳瞄操纵系统的控制系统是构成机载火控系统的重要组成部分,是人与武器系统交互的直接中介。高性能,高质量的稳瞄操纵控制系统是机载武器好的作战效能的重要保证。本文针对操纵机构的运动学和动力学特性进行了深入的研究,并根据检测工艺的要求,对数据采集和处理的软硬件环境进行了研究,完成了相应的应用程序设计。在操纵机构方面,本文针对结构上的特点,在运动学分析的基础上,应用多刚体系统理论和拉格朗日方程建立了稳瞄操纵机构的动力学数学模型。对系统的动力学参数进行了仿真分析,验证了数学模型的正确性。研究成果可以为操纵机构结构参数的合理设计提供可行的依据,具有较高的实用价值。稳瞄操纵系统输出电压信号量与输入操纵杆角位移之间的对应关系,是评价操纵性能的一项重要指标。根据检测工艺要求,可以分别测量出不同时刻操纵杆的角位移量与输出的仰俯或方位电压信号之间的对应关系,确定是否满足设计要求。操纵控制系统是由一套精密机械装置将操纵杆的角位移变量传送至仰俯与方位函数电位计,从而产生两路电压信号,并送至后继调理和功放电路,经处理后输出。本文给出了相应的实现方法:采用由单片机控制的数据采集系统和上位PC机进行的数据处理系统,有效解决了数据采集、传输与处理的实时性、稳定性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 稳瞄操纵系统
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 工作原理
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第二章 稳瞄操纵系统运动学分析
• 2.1 角位移与广义坐标
• 2.1.1 坐标系的建立
• 2.1.2 运动方程
• 2.1.3 广义坐标下的操纵杆角位移
• 2.1.4 系统在静坐标系中的角位移与广义坐标之间的函数关系
• 2.2 运动规律描述
• ξ轴的运动规律'>2.2.1 系统O_ξ轴的运动规律
• η轴的运动规律'>2.2.2 系统O_η轴的运动规律
• 第三章 稳瞄操纵系统动力学模型
• 3.1 系统动能分析
• 3.1.1 操纵杆总动能
• 3.1.2 方位轴（OY轴）总动能
• 3.1.3 仰俯轴（OX轴）总动能
• 3.1.4 系统的总动能
• 3.2 广义力分析
• 3.2.1 结构受力分析
• 3.2.2 广义力
• 3.3 动力学模型
• 第四章 系统的动力学分析
• 4.1 稳瞄操纵系统的动力学分析
• 4.1.1 复位弹簧作用到操纵杆的力矩分析
• 4.1.2 螺旋弹簧作用到操纵杆上的力矩分析
• 4.1.3 OX、OY轴上的惯性力矩分析
• 4.1.4 阻尼转子的阻尼力矩分析
• ξ、O_η轴上的力矩和施加在操纵手柄上的力分析'>4.1.5 作用在连体坐标系O_ξ、O_η轴上的力矩和施加在操纵手柄上的力分析
• 4.2 结构参数对操纵性能的影响
• 第五章 信号采集与处理
• 5.1 数据采集设备硬件设计
• 5.1.1 PDIUSBD12 芯片特点和内部结构
• 5.1.2 凌阳16位单片机SPCE061A特点和内部结构
• 5.2 数据采集设备固件程序设计
• 5.2.1 固件（firmware）及开发环境IDE介绍
• 5.2.2 USB 数据的传输方式
• 5.2.3 固件模块化层次结构
• 5.3 数据采集设备驱动程序以及应用程序设计
• 5.3.1 USB 数据采集设备驱动程序设计
• 5.3.2 PC机应用程序设计
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录1 固件程序
• 1 固件主程序
• 2 固件中断程序
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作
• 致谢