目   次

1引言1

1。1选题背景及意义  1

1。2国内外研究发展现状  2

1。3本文所做的主要工作  3

2 炮射制导炮弹纵向动力学与运动学模型 4       2。1 常用坐标系及其转换关系  4         2。2 作用在炮射制导炮弹上的力和力矩  5

2。3 炮射制导炮弹纵向动力学模型的建立及简化  8

2。4 炮射制导炮弹纵向运动方程及传递函数的推导 11

2。5 炮射制导炮弹控制系统的设计指标要求 14

2。6 本章小结 14

3 炮射制导炮弹纵向跟踪控制器15   3。1 控制的理论基础 15

3。2 炮射制导炮弹设计中应注意的问题 16 3。3 控制方案 16

3。4 参数的选择及仿真 17

3。5 仿真及分析 20

3。6 本章小结 23

4 控制输入受限的制导炮弹控制器设计24

4。1 控制输入受限的控制方法 24

4。2 控制输入受限的制导炮弹控制仿真 24

4。3 利用反馈的抑制作用的控制系统设计及仿真 26

4。4 本章小结 28

结论  29

致谢 30

参考文献31

1 引 言

1。1  选题背景及意义

炮射制导炮弹攻击精确度和准确度都很高，而且射程也比较远，可以打击静止的目标也可以打击运动的目标，并且由于它的飞行轨迹可以被人为的控制，攻击和打击的方式相对的来说也比较灵活，因此炮射制导炮弹目前被更广泛的应用着。在炮射制导炮弹的发展的历程中，对于打击的精确度以及准确度、射程是否满足要求以及炮弹爆炸时所展现出来的威力是否可观，这几点为武器自动驾驶系统设计工作者们所共同追求着。作为一个设计者，我们应该从整个系统的经济性是否合适、当武器系统用来作战时，使用起来是否方便快捷，同时我们也要从武器系统维护修理是否比较方便的角度考虑，炮射制导炮弹近年来的发展方向主要是向高度的智能化去发展，最好的结果是能够实现炮弹发射出去以后不需要人管、整个武器系统做到尽量的小、尽量做成各个控制模块以便通用以及更换控制模块，同时也要考虑降低成本的问题，发展高精度的武器系统自动驾驶的制导技术，提高炮射制导炮弹的命中精度，使系统的有效使用范围被扩大，提升整个武器系统的作战能力，尽可能做到一种炮弹可以有多种用途，同时提高炮射制导炮弹的杀伤能力[1]。

以往的飞行器或者是制导炮弹的控制系统，一般是通过测量飞行器姿态和角速度来进行反馈控制的[2]。但是由于近年来国家对于飞行器或者制导炮弹的要求越来越高，要求飞行器或者制导炮弹的制造成本很低，并且体型很小，今后的飞行器或者是制导炮弹将不再装那些传统的类似于角速度等相关的传感器。也正是因为这样，效率很高而且实际应用性很强的控制器，它们不带有角速度或者姿态角测量信息，这种飞行制导的控制系统的设计越来越受到控制领域相关人员的关注。由于飞行器或者制导炮弹的执行机构在执行相应的控制指令时，往往存在着某些物理上的限制（如舵机的偏转），导致制导炮弹或者飞行器在姿态控制调节或者反馈的过程中，经常会存在执行机构（如导弹的舵机）执行饱和现象---即执行指令超过了执行机构的上限或者下限。执行机构饱和危害很大，它不仅会影响到整个制导控制系统的定位的精度，而且还会降低控制制导系统的响应的稳定性。因此，我们在进行制导炮弹或者飞行器的飞行控制系统的设计时，必须将执行机构会出现饱和的问题考虑进去，研究控制输入受限情况下的控制规律设计方法[2]。论文网