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某低空移动目标瞄准与跟踪系统研究

作　者: 张健
导　师: 李军
学　校: 南京理工大学
专　业: 兵器发射理论与技术
关键词: 近程防御系统伺服系统 TMS320F2812 A/D转换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

针对战场上的一些重要保护目标,如雷达站、空军基地和军舰等,越来越容易受到包括从防区外发射的空射导弹到盘旋在地面杂波中的攻击直升机等各种空中打击武器的威胁,本文主要研究设计一种对付低空移动目标的近程防御系统,该系统由稳定调平系统、目标探测系统和火力控制系统组成。本文从目标探测系统与火力控制系统两个方面进行研究设计。运用A/D转换技术、S形电机加减速控制算法以及PID控制算法等来进行该系统的控制。论文首先阐述某低空移动目标的瞄准与跟踪系统的总体方案设计,其次介绍伺服控制系统原理、控制算法以及器件的选型原则。然后分别针对目标探测系统与火力控制系统进行硬件与软件设计。目标探测系统与火力控制系统都是以TMS320F2812为控制芯片,目标探测系统主要是运用A/D模块来进行雷达信号与控制手柄信号的处理,并通过串口控制云台运动,将目标信息显示在液晶显示屏上。火力控制系统主要是通过串口接收目标位置信息后,应用电机控制程序来控制俯仰电机与回转电机的运动。俯仰电机采用脉冲控制方式,回转电机采用模拟量控制方式,电机按S形加减速进行控制,运用PID算法。两个系统的软硬件设计完后分别对每个系统进行调试,结果表明能够符合设计要求。最后给出一种将目标探测系统与火力控制系统结合在一起的方案,并制作FPGA与DSP相结合的控制板,对需要用到的几个模块进行功能仿真。系统的改进方案还有待进一步的研究。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-11
  1.1 课题研究背景及其意义  7
  1.2 国内外研究及发展  7-11
    1.2.1 国内外近程防御武器研究现状及发展趋势  7-9
    1.2.2 近程防御武器系统的组成  9-11
2 系统总体方案设计  11-17
  2.1 武器系统的结构介绍  11-13
  2.2 系统的设计要求  13
  2.3 控制系统的设计方法与步骤  13-15
    2.3.1 硬件系统的设计步骤  14
    2.3.2 软件系统的设计步骤  14-15
  2.4 系统设计的原则  15-16
  2.5 本章小结  16-17
3 基础理论与器件的选型  17-35
  3.1 伺服系统原理介绍  17-18
  3.2 电机加减速启动算法介绍  18-23
    3.2.1 梯形加速度控制  18-19
    3.2.2 指数加减速控制  19-20
    3.2.3 S形加减速控制  20-23
  3.3 PID控制算法的介绍  23-25
  3.4 目标探测系统器件的选择  25-28
    3.4.1 毫米波雷达  25
    3.4.2 云台  25-27
    3.4.3 控制手柄  27-28
  3.5 火力控制系统器件的选择  28-34
    3.5.1 伺服电机  28-29
    3.5.2 伺服驱动器  29-31
    3.5.3 电机减速器  31
    3.5.4 电机位置检测部件  31-32
    3.5.5 接近开关  32-33
    3.5.6 RS232转RS485无源转换器  33-34
  3.6 本章小结  34-35
4 控制系统软硬件设计  35-61
  4.1 目标探测系统软硬件设计  35-46
    4.1.1 目标探测系统硬件组成  35-40
    4.1.2 目标探测系统软件设计  40-46
  4.2 火力控制系统软硬件设计  46-59
    4.2.1 火力控制系统硬件组成  47-52
    4.2.2 火力控制系统软件设计  52-59
  4.3 本章小结  59-61
5 系统调试与结果  61-74
  5.1 目标探测系统的调试与结果  61-65
    5.1.1 目标探测系统的实物图  61-63
    5.1.2 目标探测系统的调试与结果  63-65
  5.2 火力控制系统的调试与结果  65-73
    5.2.1 火力控制系统的实物图  65-70
    5.2.2 火力控制系统的调试与结果  70-73
  5.3 本章小结  73-74
6 整个系统的改进方案研究  74-81
  6.1 FPGA+DSP控制系统的介绍  74-76
  6.2 FPGA+DSP控制系统中几个模块程序介绍  76-80
    6.2.1 RS232模块  76-77
    6.2.2 PS2键盘模块  77-78
    6.2.3 SPI模块  78-80
  6.3 本章小结  80-81
7 总结与展望  81-83
  7.1 总结  81
  7.2 展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-87
附录  87

某低空移动目标瞄准与跟踪系统研究

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