【摘要】：導彈作為最重要的制導武器,已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)場的主角,是各國發(fā)展軍事力量的重中之重。導彈控制系統(tǒng)作為導彈的核心組成部分,在導彈精準打擊目標和控制導彈飛行穩(wěn)定性方面都有著及其重要的作用。在導彈控制的研究歷史中,PID控制具有悠久的研究和發(fā)展歷史,它具有突出的優(yōu)點,如算法簡單、魯棒性好、有較高的可靠性等。然而,PID控制的應用也有局限性。首先是它對控制系統(tǒng)的要求很高,即PID控制主要應用在線性定常的、系統(tǒng)參數(shù)固定不變的系統(tǒng)中;其次,PID控制要求的控制對象比較嚴格,即對于具有非線性、大慣性、強干擾性等特性的控制對象,不能選擇一組固定的、整定好的PID參數(shù)實施控制,此時的控制器并不能取得較好的控制效果,甚至還會使系統(tǒng)性能超出允許的范圍。因此PID控制在導彈控制中的應用受到了限制。近年來,研究人員在傳統(tǒng)PID控制的基礎上,不斷地對其進行了優(yōu)化,進而衍生出多種控制算法,發(fā)展最完善的控制理論有模糊控制、滑模變結構控制、最優(yōu)控制等。但是,以上列出的控制方法只是針對某個特定的性能指標來進行控制,往往會使其他的性能指標變壞,并不能全面的提升系統(tǒng)的性能指標,其效果往往也不明顯,甚至還存在系統(tǒng)在工程上不易實現(xiàn)的問題。在此研究背景下,本文提出了一種特殊的變參數(shù)PID控制方法。本文的主要工作如下:首先介紹了本課題的研究背景、研究現(xiàn)狀及意義,并介紹了本文的主要內容;對某型巡航導彈進行數(shù)學建模,選擇了不同的坐標系進行定義,并推導相互轉換的余弦關系;對導彈飛行過程中的受力情況進行分析,從而建立導彈的動力學模型,并按照一定的法則對模型進行簡化;介紹PID控制的發(fā)展過程和設計原理,用頻域法設計控制器,通過仿真說明其控制效果;詳細介紹本文研究的控制方法,即一種特殊的變參數(shù)PID控制方法,介紹了其設計思想和理論研究過程,并與原系統(tǒng)的控制能力進行分析對比,并在此基礎上,運用該方法對簡單二階系統(tǒng)進行仿真,驗證其控制效果;將該種方法運用到導彈縱向控制中,并與傳統(tǒng)的PID控制方法進行比較,得出結論。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TJ765;TP273
【圖文】：

圖 1.1 導彈制導系統(tǒng)的基本組成導彈控制系統(tǒng)的功能是，通過控制導彈的運動，使導彈按運動軌跡飛行，跟蹤和擊毀目標�？刂葡到y(tǒng)還有一個主要的功能就是當導彈受到干擾時，能使導彈快速地穩(wěn)定在給定彈道上，抑制干擾的作用[10]。雖然不同型號的導彈，其控制系統(tǒng)組成不完全相同，但導彈控制系統(tǒng)大致是由兩大部分組成，即控制器和被控對象。如圖 1.2 所示。圖 1.2 一般的導彈控制系統(tǒng)組成結構對巡航導彈控制系統(tǒng)來說，它的系統(tǒng)是一個是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求系統(tǒng)有效地修正偏差。為了保證控制系統(tǒng)的良好性能，還要求系統(tǒng)能夠抑制系統(tǒng)的參數(shù)變化和外干擾的影響[11]。為了滿足以上兩點要求，系統(tǒng)就需要有很高的控制精度。而對于不同型號、不

圖 1.1 導彈制導系統(tǒng)的基本組成制系統(tǒng)的功能是，通過控制導彈的運動，使導彈按運動軌跡飛行，跟制系統(tǒng)還有一個主要的功能就是當導彈受到干擾時，能使導彈快速地，抑制干擾的作用[10]。雖然不同型號的導彈，其控制系統(tǒng)組成不完全系統(tǒng)大致是由兩大部分組成，即控制器和被控對象。如圖 1.2 所示。

圖 1.3 導彈自動控制系統(tǒng)框圖校正裝置：通常為 PID 控制元件，由放大環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)三部分原件組成，用來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)特性。放大元件：功能是放大和變化比較原件給出的偏差信號，從而得到能驅動執(zhí)行元件運行的大信號，實現(xiàn)控制功能。常見的放大元件有可用集成電路、電子管等。執(zhí)行機構：功能是操縱舵面，從而控制導彈飛行。常見的執(zhí)行機構有舵伺服系統(tǒng)，液壓傳動裝置等。反饋裝置：通過對偏差信號的測量和控制，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。常見的反饋裝置有電位計、測速機等。姿態(tài)敏感元件[13]：用來測量導彈的姿態(tài)運動參數(shù)，主要有慣性平臺和陀螺儀。質心敏感元件：它的功能是實時測量導彈的質心運動參數(shù)，常見的有加速度計和高度計等。1.3.2 導彈姿態(tài)控制系統(tǒng)導彈姿態(tài)控制系統(tǒng)是制導系統(tǒng)的核心部分，大多數(shù)導彈對質心的控制都是通過姿態(tài)

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 WANG Chao;GAO Zheng Hong;HUANG Jiang Tao;ZHAO Ke;LI Jing;;Smoothing methods based on coordinate transformation in a linear space and application in airfoil aerodynamic design optimization[J];Science China(Technological Sciences);2015年02期

2 Fu-Cai Liu;Li-Huan Liang;Juan-Juan Gao;;Fuzzy PID Control of Space Manipulator for Both Ground Alignment and Space Applications[J];International Journal of Automation & Computing;2014年04期

3 Ran Maopeng;Wang Qing;Hou Delong;Dong Chaoyang;;Backstepping design of missile guidance and control based on adaptive fuzzy sliding mode control[J];Chinese Journal of Aeronautics;2014年03期

4 張堯;郭杰;唐勝景;馬悅悅;;導彈制導與控制一體化三通道解耦設計方法[J];航空學報;2014年12期

5 劉君;吳曉燕;劉力;張維剛;喬朋朋;;導彈控制系統(tǒng)設計方法綜述[J];戰(zhàn)術導彈技術;2013年02期

6 Ping-Ping Qu;Di Zhou;;Observer-based Guidance Law Accounting for Second-order Dynamics of Missile Autopilots[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2013年01期

7 蘇成志;李開亮;陳棟;曹國華;;相對變系數(shù)PID控制算法[J];工業(yè)控制計算機;2012年04期

8 楊世勇;徐國林;;模糊控制與PID控制的對比及其復合控制[J];自動化技術與應用;2011年11期

9 李平;金福江;方慧娟;;一類死區(qū)非線性系統(tǒng)的自適應模糊控制設計[J];計算機與應用化學;2011年07期

10 史紅;薛文祺;么艷平;王廣德;;基于MATLAB的控制系統(tǒng)串聯(lián)超前校正設計[J];吉林師范大學學報(自然科學版);2011年02期

相關博士學位論文 前2條

1 余長君;最優(yōu)化及最優(yōu)控制計算研究：精確罰函數(shù)途徑[D];上海大學;2014年

2 申宇;滑模變結構控制中抖振的特性研究與抑制[D];西安電子科技大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 張建旭;巡航導彈飛行軌跡控制研究與仿真[D];東南大學;2015年

2 盧娟芝;空地戰(zhàn)術導彈姿態(tài)控制回路設計方法研究[D];南京理工大學;2014年

3 張研;空空導彈制導與控制問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

4 王巖;空空導彈制導控制及抖振抑制的研究[D];東北大學;2010年

5 張國良;巡航導彈變結構姿態(tài)控制方法[D];吉林大學;2010年

6 顧林;某型導彈縱向通道控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

7 黃宜慶;PID控制器參數(shù)整定及其應用研究[D];安徽理工大學;2009年

8 薄中;雙通道自適應有源噪聲控制系統(tǒng)的設計與研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

9 趙曦晶;巡航導彈縱向通道控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

10 李建波;巡航導彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估的理論研究及軟件研制[D];西北工業(yè)大學;2005年

本文編號：2752818