摘要：为适应动基座、高射角条件下火炮高精度的稳定跟踪控制的需求,提出一种基于大地坐标系下干扰速率补偿式火炮线自稳定控制方法,以有效抑制自行火炮车体姿态扰动对火炮线指向的影响。根据指向稳定的火炮线在动基座上的运动规律,设计新的干扰速率测量陀螺安装方式,推导在大地坐标系下的方位向和高低向干扰速率解耦补偿值,并在传统的高炮随动基础上应用干扰速率前馈补偿,实现火炮线自稳定和控制解耦。由于火炮稳定只涉及炮塔回转、火炮俯仰两个自由度且都存在偏心矩等因素,采用牛顿-欧拉法建立运动车体与火炮、炮塔之间的动力学模型,并考虑传动机构的刚度和齿隙的非线性,结合执行电机模型和经典闭环控制,以车体航向、俯仰、横滚各幅值为7°,周期为2 s的三轴复合摇摆条件,分别对该控制策略在忽略弹性、考虑动弹性的两种情况下对该控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所提稳定控制方法实现了稳定射角不低于60°,在传动弹性条件下的稳定误差不大于0.5 mrad,正弦稳定跟踪误差不大于2.8 mrad,同时实现了高低向和方位向的的控制解耦,为火炮线高响应、高精度稳定控制提供了新的研究思路和方法。

摘要：某履带式自行火炮的操瞄系统采用捷联惯导系统(SINS)测量火炮身管指向进行瞄准,使得高低伺服和方向伺服存在控制耦合,瞄准性能易受车体姿态影响。根据车体坐标系下的全闭环操瞄系统控制模型,对被控模型进行等效变换,得到平动坐标系下含非匹配不确定干扰的伺服被控模型,将原有的耦合干扰、建模误差等转换为各伺服分系统的外扰,分别对伺服分系统设计自抗扰控制器。自抗扰控制器可对外扰进行观测,并在非线性状态误差反馈控制器中进行补偿,克服外扰造成的伺服系统超调。在车体初始姿态分别为水平和倾斜6°条件下进行仿真,结果表明:与采用自适应滑模变结构控制相比,采用自抗扰控制策略的伺服瞄准系统实现了平稳、精确瞄准,超调小,有效地抑制了非匹配不确定干扰,且控制器输出平滑。

摘要：针对火炮随动系统由于参数摄动及非线性扰动等因素导致控制精度不高的现象,提出一种基于定量反馈理论(QFT)的火炮随动系统鲁棒控制策略。在建立带有不确定参数的火炮随动系统模型的基础上,以某火炮随动系统为例,利用回路整形法设计控制器,分析验证该控制器作用下系统稳定性、跟踪性及鲁棒性,并研究带有参数摄动、输出扰动等情况下系统的时域响应。研究结果表明,所设计的QFT鲁棒控制器能够满足火炮随动系统性能指标要求,有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,证明了该方法的有效性。

摘要：根据自行高炮(SPAA)射击线稳定系统机械结构特点,以力矩电机直接驱动方式下轴间力矩特性为主要研究对象,应用动量矩定理及矢量叠加原理,系统地建立了SPAA射击线稳定系统的牛顿—欧拉动力学模型,对车体运动和射击冲击扰动条件下炮塔回转轴和火炮俯仰轴的动力学特性进行了仿真。仿真结果表明:车体运动对炮塔回转体的交叉耦合力矩为炮塔回转体受到的主要干扰力矩;方向轴控制力矩和俯仰轴干扰力矩随着射角增大而增大,高射角下的惯性力矩使方向轴控制力矩增加的速度更快;俯仰轴干扰力矩和低射角下的方向轴干扰力矩为相应轴控制力矩的主要组成部分。研究结果为SPAA射击线稳定系统的设计提供了依据。

摘要：研究了一种基于干扰抑制的鲁棒控制方法,该方法将齿隙看作外部干扰,利用干扰抑制补偿器减小齿隙对系统控制性能的影响;利用基于混合灵敏度的鲁棒反馈控制器提高系统对期望输出的跟踪控制精度和鲁棒性。在分析含齿隙伺服系统的结构、工作原理的基础上,建立了系统模型;给出了本文所研究控制方法的控制原理,以及鲁棒干扰抑制补偿器和基于混合灵敏度的鲁棒反馈控制器的设计方法;通过仿真实验证明该控制方法能够有效地提高含齿隙伺服系统的动静态控制性能。

摘要：提出基于观测器设计的大功率PWM伺服系统最优化滑动模态变结构控制方法,消除了变结构控制中存在的颤振问题,通过计算机仿真与台架试验标明了该方法的有效性。该方法结构简单、实时性强,具有一定的工程实用价值。

摘要：针对电动缸带来的速比非线性导致系统快速性和精度之间难以匹配的问题,建立了火炮身管的运动学模型和动力学模型,提出了一种变系数误差平方根和带前馈的比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)分段控制策略,利用火炮身管的运动学模型和根据动力学模型拟合的加速度计算误差平方根控制系数,应用于系统的位置控制器设计。利用实际负载进行了台架实验研究,并与传统的误差平方根和带前馈的PID分段控制策略进行了对比。台架实验结果表明:该种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略可以明显减小火炮俯仰伺服系统的大调转时间和超调量,且不影响等速和正弦跟踪精度,具有一定的工程应用价值。

摘要：捷联惯导姿态算法是捷联惯导算法的核心。针对陀螺输出为角增量的情况,设计了旋转矢量多子样算法,并基于圆锥运动环境下,提出了旋转矢量多子样算法。以工程应用为背景,选择采样时间固定不变,在3种圆锥运动情况下,对多子样旋转矢量优化算法进行了仿真比较。结果表明,在满足实时性和精度要求方面,三子样旋转矢量优化算法为有效的工程应用方法。

摘要：将离散滑模变结构控制应用于高炮伺服控制器的设计中。先将高炮伺服系统简化成惯性环节和积分环节的二阶数学模型,取伺服系统输出的跟踪角度和跟踪角速度作为系统的状态变量,以及滑模变结构控制的依据。由于滑模变结构控制需要系统的跟踪速度来进行控制,而精确的跟踪角速度值不易直接测量得到,故采用推广Kalman滤波对系统跟踪角度和跟踪角速度进行精确的估计。用估计量代替测量值来实施滑模变结构控制,从而保证系统的性能。仿真结果表明,该方法有效。

摘要：针对火炮数据处理模块在带电状态下快速更换的难题,提出一种基于输出电压反馈的热插拔方法。阐述国内外数据处理模块热插拔技术研究现状,通过对实际应用场景的建模仿真与电路设计,验证该热插拔技术的可行性。该方法已成功应用于火炮数据处理模块中。应用结果表明:该方法能有效提高火炮控制系统的维修快捷性。