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反演法在小灵巧炸弹BTT控制器设计中的应用研究

作　者: 孙逊
导　师: 刘晓利
学　校: 南京理工大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 小灵巧炸弹 BTT控制 非线性控制 反演控制
分类号: TJ414
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要


本文以小灵巧炸弹(Small Smart Bomb-SSB)为背景,从工程实际的角度出发,研究了非线性控制中的反演设计方法,探讨了该方法在小灵巧炸弹BTT控制器设计中的相关问题。主要研究工作包括以下几个方面：首先,针对实际研究对象,建立了比较精确的小灵巧炸弹数学模型。应用反演方法完成了小灵巧炸弹的BTT控制器设计,并针对系统的不确定性、耦合性、鲁棒性进行了详细的仿真试验,验证了反演控制器的控制性能。仿真结果表明：所设计的反演控制器具有很好的跟踪性能、解耦性能和鲁棒性能。其次,为进一步推广到工程实际,本文采用CDT设计方法,完成了小灵巧炸弹离散控制器的设计。并通过闭环采样控制系统的大步长仿真试验,验证了离散控制器的控制性能。仿真结果表明：所设计的离散控制器能够完成对小灵巧炸弹的有效控制。最后,初步探讨了BTT控制系统的软硬件设计。重点研究了反演控制算法,编写了C语言解算程序。本文的研究成果为小灵巧炸弹BTT控制器的设计提供了一种有效的方法,具有一定的理论和应用价值。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 选题背景与意义  8-9
  1.2 研究对象的主要参数  9
  1.3 BTT控制技术的简要概述  9-10
    1.3.1 BTT控制方法  9
    1.3.2 BTT控制技术的特点  9-10
    1.3.3 BTT控制技术应用中的关键问题  10
  1.4 BTT控制系统的设计方法  10-12
  1.5 反演控制方法的发展现状  12-13
  1.6 本文研究思路  13
  1.7 论文的结构安排  13-15
2 反演设计方法基本原理  15-22
  2.1 Lyapunov稳定性理论  15-16
  2.2 反演递归设计的基本思想  16
  2.3 反演递归设计方法应用于线性系统  16-17
  2.4 反演递归设计方法应用于非线性系统  17-19
  2.5 严格反馈非线性系统的反演递归设计过程  19-21
  2.6 本章小结  21-22
3 小灵巧炸弹BTT连续控制器的设计与仿真  22-47
  3.1 小灵巧炸弹的数学建模  22-25
    3.1.1 坐标系  22
    3.1.2 建立数学模型的假设条件  22-23
    3.1.3 SSB的数学模型  23-25
  3.2 SSB系统的耦合性与不确定性分析  25
  3.3 BTT控制器设计目标  25-26
  3.4 连续反演控制器设计  26-33
    3.4.1 滚转通道反演控制器设计  26-27
    3.4.2 滚转通道单通道仿真  27-29
    3.4.3 俯仰/偏航通道反演控制器的设计  29-32
    3.4.4 小灵巧炸弹BTT反演控制器  32-33
  3.5 反演控制系统的联合仿真与分析  33-45
    3.5.1 反演控制系统的Matlab仿真  33-34
    3.5.2 连续系统仿真试验与结果分析  34-45
  3.6 本章小结  45-47
4 BTT离散控制器的设计与仿真  47-59
  4.1 数字控制系统的构成  47
  4.2 离散控制器的设计方法  47-48
  4.3 非线性控制系统离散控制器设计的难点  48
  4.4 控制规律的离散化方法  48-49
  4.5 离散周期的选择  49-50
  4.6 小灵巧炸弹BTT离散控制器的设计  50-51
  4.7 SSB数字控制系统的Matlab仿真  51-58
    4.7.1 数字控制系统Matlab仿真试验目的  51
    4.7.2 滚转通道的仿真分析  51-52
    4.7.3 SSB闭环采样控制系统的仿真与分析  52-58
  4.8 本章小结  58-59
5 BTT反演控制器的软硬件实现研究  59-70
  5.1 SSB控制系统的基本回路  59
  5.2 SSB控制系统的任务需求  59-60
  5.3 核心处理器的选型  60-63
    5.3.1 主控制器的设计需求  60
    5.3.2 DSP作为核心处理器的优越性  60-61
    5.3.3 主控制器平台  61-63
  5.4 控制系统硬件平台  63-64
  5.5 控制系统软件设计要求  64-65
  5.6 系统软件的主要功能模块  65
  5.7 系统软件设计  65-69
    5.7.1 系统设置以及初始化  65-66
    5.7.2 四阶龙格库塔(Runge-Kutta)法  66-67
    5.7.3 控制算法解算程序设计  67-69
  5.8 本章小结  69-70
6 总结与展望  70-72
  6.1 研究工作总结  70
  6.2 研究展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-76

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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 弹药、引信、火工品 > 弹药 > 炸弹
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