彈道規(guī)劃問題作為實際工程問題,既涉及到相關(guān)算法,又涉及到硬件實現(xiàn)。在算法方面,彈道飛行時,受到的外部影響較多,一般難以事先獲得有效的全局信息,因此導(dǎo)彈必須在飛行過程中根據(jù)實時信息調(diào)整自己的彈道,這就要求彈道規(guī)劃算法要有很快的計算速度和較高的計算精度。傳統(tǒng)的直接法運算速度快但精度低,而間接法精度高但計算速度慢,為了適應(yīng)要求,必須采用改進的高效算法。在硬件方面,DSP是常見的數(shù)字信號處理芯片,在數(shù)據(jù)運算方面有著巨大優(yōu)勢,而FPGA則用于邏輯及控制,DSP和FPGA的框架可以綜合二者的優(yōu)點,是硬件設(shè)計中有效的手段。針對計算時間要求較為嚴(yán)格的彈道規(guī)劃問題,TMS320C6678由于其強大的計算能力有著一定的優(yōu)勢。根據(jù)實際項目需求,本文設(shè)計實現(xiàn)了彈道規(guī)劃硬件平臺,主要完成了以下工作:首先,討論了彈道規(guī)劃的基礎(chǔ)理論。根據(jù)相關(guān)坐標(biāo)系及導(dǎo)彈飛行過程的受力分析,建立了導(dǎo)彈飛行的數(shù)學(xué)模型,列出了詳細(xì)的導(dǎo)彈力學(xué)方程;討論了彈道規(guī)劃問題的一般解法,指出了其與最優(yōu)控制問題的轉(zhuǎn)換過程;介紹了最優(yōu)控制問題求解方法,包括直接法和間接法,并對課題采用的直接法中的高斯偽譜法作了詳細(xì)論述和Matlab仿真,驗證了算法的性能... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 彈道規(guī)劃的發(fā)展過程及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 變分法、極小值原理和動態(tài)規(guī)劃理論
        1.2.2 間接法和直接法的興起與發(fā)展
        1.2.3 偽譜法的出現(xiàn)與發(fā)展
    1.3 課題主要內(nèi)容及論文安排
第2章 彈道基礎(chǔ)建模及規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換
    2.1 常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換
        2.1.1 常用坐標(biāo)系定義
        2.1.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換
    2.2 導(dǎo)彈運動方程組
        2.2.1 導(dǎo)彈質(zhì)心運動動力學(xué)方程
        2.2.2 導(dǎo)彈質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程
        2.2.3 導(dǎo)彈質(zhì)心運動的運動學(xué)方程
        2.2.4 導(dǎo)彈繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的運動學(xué)方程
        2.2.5 質(zhì)量變化方程
        2.2.6 控制關(guān)系方程
        2.2.7 一般彈道方程組
    2.3 彈道規(guī)劃問題描述
    2.4 本章小結(jié)
第3章 高斯偽譜法求解彈道規(guī)劃問題
    3.1 最優(yōu)控制問題的數(shù)值算法
        3.1.1 間接法
        3.1.2 直接法
    3.2 高斯偽譜法求解最優(yōu)控制問題過程
        3.2.1 偽譜法
        3.2.2 高斯偽譜法基本原理
        3.2.3 數(shù)值近似及問題轉(zhuǎn)化流程
    3.3 仿真分析
        3.3.1 仿真問題設(shè)計
        3.3.2 仿真流程
        3.3.3 仿真結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第4章 硬件系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 系統(tǒng)設(shè)計方案
        4.1.1 彈道規(guī)劃硬件系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
        4.1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 系統(tǒng)主要芯片選擇
        4.2.1 DSP芯片
        4.2.2 FPGA芯片
    4.3 系統(tǒng)電路設(shè)計
        4.3.1 DSP時鐘電路設(shè)計
        4.3.2 電源電路設(shè)計
        4.3.3 DSP外圍電路設(shè)計
        4.3.4 串口設(shè)計
        4.3.5 1553B模塊設(shè)計
        4.3.6 FPGA 配置電路
        4.3.7 SPI 模塊
    4.4 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)測試
    5.1 算法仿真測試
        5.1.1 高斯偽譜法的適用范圍
        5.1.2 末端速度與末端高度的關(guān)系
        5.1.3 末端速度與末端傾角的關(guān)系
    5.2 硬件系統(tǒng)測試
        5.2.1 基礎(chǔ)硬件測試
        5.2.2 上位機軟件測試
        5.2.3 規(guī)劃算法程序測試
        5.2.4 IPC多核測試
    5.3系統(tǒng)運行結(jié)果
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DSP和FPGA的數(shù)字信號處理系統(tǒng)設(shè)計[J]. 宋勁松,楊凱.  蘭州文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(01)
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[3]基于Gauss偽譜法的泊車軌跡規(guī)劃方法[J]. 李瀟傲,金惠良.  機電一體化. 2015(04)
[4]基于EMIF16模塊的TMS320C6678與FPGA接口設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 孔石,王春雷.  航空兵器. 2015(01)
[5]翼傘精確空投系統(tǒng)歸航軌跡規(guī)劃與控制[J]. 胡容,姚敏,趙敏,程遠(yuǎn)璐.  指揮控制與仿真. 2014(06)
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[8]電源驅(qū)動芯片UCD9222的數(shù)字電源設(shè)計[J]. 蔡湘平.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2013(01)
[9]基于TMS320C6678的雷達(dá)信號處理機設(shè)計[J]. 鄭章汝,王紅敏,李冬,吳彬.  工業(yè)控制計算機. 2012(11)
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碩士論文
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[2]偽譜法在最優(yōu)控制問題中的應(yīng)用[D]. 王璐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于高斯偽譜法的彈道優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張洪倩.南京理工大學(xué) 2014
[4]基于多核DSP TMS320C6678的FMCW SAR成像[D]. 樊超.西安電子科技大學(xué) 2013
[5]高超聲速滑翔飛行器彈道快速規(guī)劃研究[D]. 陳法龍.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[6]遠(yuǎn)程制導(dǎo)火箭彈彈道優(yōu)化方法研究[D]. 白瑜亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[7]線性二次型最優(yōu)控制問題的研究[D]. 張鋒.天津大學(xué) 2009



本文編號：3713943