1 绪论

1。1 课题研究背景及意义

第二次世界大战之后，在世界局势的推动下，导弹、核武器等新式武器迅速发展，有着“战争之神”美誉的火炮，其地位曾一度动摇。然而，上世纪的几场局部战争使许多人认识到，核战根本不会打起来，然而局部常规战不停爆发。导弹和火箭类武器虽然射程远、威力大、精度高，但是不能不间断提供火力支援。能够全天候、全时空提供火力，最可靠的仍然是常规火炮。这样，火炮就获得了它的第二次青春。70年代以后，随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用，促使火炮技术飞跃发展。未来的火炮发展趋势将是向轻量化、自行化、智能化的方向改进。

轻量化便是利用新材料和新技术减轻火炮的重量。火炮轻量化能使其轻便快捷、机动灵活，以便在作战时能够达到地面部队机动的要求，并能用运输机和直升机空运，满足现代作战的战略战术要求。智能化是指火炮能够根据炮手赋予的任务，自动选择和命中目标，实现智能化必须提高火炮自动化水平。然而，目前国产火炮在材料和结构上普遍采用几十年前沿用的技术，使其很难有较大的突破，自动化水平较低。

随着现代武器系统装备技术的发展，提高火力打击能力的新型武器、新概念武器，以及武器系统总体布局优化，火炮重心前移、火炮增大口径和长径比，火炮具有间直瞄火力打击能力等需求，均面临火炮不平衡力矩有大幅度的增加和全射角范围内较大的变化，从而影响到火炮控制系统平稳瞄准、调炮和稳定，为此提出了中大口径火炮平衡稳定控制技术，控制火炮随动系统。随动系统又称伺服系统，是能够精确跟随或复现某个物理量（如火控计算机输送给火炮的方位角、高低角等）变化过程的自动调节系统[2]。液压传动和控制具有很多优点：功率重量比、力矩惯量比、特性刚度大，可以提高火炮电液随动系统跟踪精度。另外，液压传动装置的抗磁扰能力强，能实现强磁扰条件下联合作战的需求[3]。由此，液压传动装置满足中大口径火炮对随动系统的要求。电液随动系统兼具液压和电气两方面特点，宽频响、具有很高的跟踪精度、结构紧凑、可靠度较高[4]。本文设计并仿真分析了某型火炮在不同状态下平衡稳定跟踪目标的效果，使用高平机来平衡火炮的不平衡力矩，控制技术来实现稳定跟踪目标，改善了非平衡炮平稳跟踪的效果，对提高火炮的性能具有非常重要的意义[5]。

1。2 电液伺服技术的研究现状

1。2。1 电液伺服阀的研究现状

1。2。2 电液伺服位置系统的研究现状

1。3 PID控制技术

比例、积分、微分控制简称PID控制，它是工业生产过程中最常用的控制算法，在工业生产过程控制中占了很大的比例。PID控制具有如下的特点：

1）原理简单，易被人们熟悉和掌握；

2）应用范围最广，适应性强；

3）控制效果好，鲁棒性强。

但是传统PID控制器又存在快速性和稳态性之间的矛盾，因为传统PID控制器是通过调节比例、微分、积分增益的大小来改变控制系统的控制量。比例增益 增大，系统的余差减小，从这方面考虑，为了减小余差，应尽可能地增大比例增益。然而，比例增益增大可能导致系统振荡加剧，甚至不稳定。积分作用除消除系统的余差外，也降低了系统的振荡频率，使响应速度变慢。微分作用能够缩短调节时间，使系统动态特性得到改善，但微分作用过强，可能导致系统稳定性变差。由于炮控系统对控制系统的要求很高，因此常规的PID控制不能满足炮控系统的需求。近年来，出现了利用非线性特性来改进传统PID的控制思想，出现了各式各样的非线性PID控制器。