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自动操瞄系统半实物仿真研究

作　者: 郑仕德
导　师: 胡天友；梁一兵
学　校: 电子科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 发射平台操瞄半实物仿真
分类号: TJ71
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

操瞄系统是火箭武器系统发射装置的重要组成部分,直接影响武器系统的性能,现代电气控制技术和计算机控制的发展为操瞄技术的发展提供了重要保障。操瞄系统的性能主要取决于计算机控制检测技术、驱动系统研制、生产工程控制和最终的调试。本文以某型号武器研制为背景,基于保密的要求,设计一个模拟的平台,对操瞄系统的各功能和性能进行半实物仿真。通过液压驱动系统的硬件设计,主要控制部件和检测元器件的选择,构建一个与真实发射平台成比例对照的实物。通过这个平台,对操瞄系统各项功能和性能指标进行摸底和模拟,取得了实物设计所需的大量有用数据。本文所给出的模型和数据对不同负载和工作模式的其他自动化系统具有借鉴和指导意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 概述  9
    1.1.1 火箭炮的基本组成  9
    1.1.2 现代战争对火箭炮的要求  9
  1.2 研究的意义  9-10
  1.3 操瞄技术现状和发展趋势  10-12
  1.4 本文主要研究内容  12-13
第二章课题方案  13-22
  2.1 自动操瞄俯仰角度控制系统总体设计  13-19
    2.1.1 主要设计要求  13-14
    2.1.2 功能需求分析  14
    2.1.3 设计原则  14-15
    2.1.4 控制系统总体方案设计及工作流程分析  15-19
  2.2 自动操瞄俯仰机构执行部件方案设计  19-21
    2.2.1 俯仰机构主要执行部件选择  19-20
    2.2.2 控制原理分析  20-21
    2.2.3 液压系统设计及工作原理分析  21
  2.3 小结  21-22
第三章模拟发射平台设计  22-65
  3.1 模拟发射平台设计  22
  3.2 液压系统组成元件的选型  22-27
    3.2.1 液压缸的选择  22-26
    3.2.2 液压泵的选择  26
    3.2.3 主要液压阀件选择  26-27
  3.3 角度检测传感器选择  27-30
    3.3.1 俯仰角度传感器的选型  27-28
    3.3.2 倾角检测传感器的选型  28-29
    3.3.3 控制精度分析  29-30
  3.4 建立上位机集成管理系统硬件平台  30-33
    3.4.1 PC104 简介  30-31
    3.4.2 PC104 模块选用  31-33
  3.5 基于DSP 的下位机硬件设计  33-39
    3.5.1 下位机核心功能芯片选择  34-35
    3.5.2 DSP 存储器扩展模块  35-36
    3.5.3 DSP 电源模块  36
    3.5.4 串口扩展模块  36-37
    3.5.5 D/A 转换扩展模块  37-38
    3.5.6 PWM 信号生成模块  38
    3.5.7 开关量输出驱动模块  38-39
  3.6 辅助仿真模块设计  39-40
    3.6.1 模拟定位定向系统  39
    3.6.2 模拟气象参数输入模块  39-40
  3.7 控制系统软件开发  40-64
    3.7.1 基于PC104 的上位机集成管理系统软件实现  40-49
      3.7.1.1 开发平台介绍  40-41
      3.7.1.2 人机界面及通讯模块  41-44
      3.7.1.3 水平仪的数据接收模块  44-45
      3.7.1.4 操瞄角度耦合分析  45-49
    3.7.2 基于DSP 的下位机控制软件实现  49-64
      3.7.2.1 开发平台介绍  49-50
      3.7.2.2 模糊PID 控制算法  50-53
      3.7.2.3 控制流程分析  53-57
      3.7.2.4 与上位机的通讯模块  57-59
      3.7.2.5 编码器数据读取和比例阀控制  59-62
      3.7.2.6 PWM 信号生成  62-64
  3.8 小结  64-65
第四章控制系统建模及仿真分析  65-84
  4.1 液压控制系统建模  65-75
    4.1.1 液压元件模型  65-70
      4.1.1.1 液压泵模型  65
      4.1.1.2 溢流阀模型  65-66
      4.1.1.3 平衡阀模型  66-67
      4.1.1.4 液压缸模型  67-69
      4.1.1.5 电液比例调速阀模型  69-70
      4.1.1.6 高速开关阀模型  70
    4.1.2 控制系统执行机构建模  70-75
      4.1.2.1 SimMechanics 简介  70
      4.1.2.2 SimMechanics 模型的建立  70-73
      4.1.2.3 SimMechanics 模型的动态仿真  73-75
  4.2 控制系统仿真分析  75-83
    4.2.1 液压系统的控制分析  75-78
      4.2.1.1 液压系统的控制  75-77
      4.2.1.2 高速开关阀的PWM 控制  77-78
    4.2.2 液压系统的动态仿真  78-83
      4.2.2.1 液压系统半实物仿真模型的建立  78-79
      4.2.2.2 仿真结果分析  79-83
  4.3 小结  83-84
第五章控制系统试验研究  84-89
  5.1 静态精度和操瞄时间试验  84-85
  5.2 动态指标试验  85-86
  5.3 高速开关阀性能测试试验研究  86-88
  5.4 小结  88-89
第六章结论  89-90
参考文献  90-92
致谢  92-93
攻硕期间取得的研究成果  93-94

自动操瞄系统半实物仿真研究

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