针对低慢小目标的激光武器粗瞄控制系统研究与设计.pdf

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1、硕士学位论文针对低慢小目标的激光武器粗瞄控制系统研究与设计RESEARCHANDDESIGNOFAIMINGCONTROLSYSTEMOFLASERWEAPONFORLOWSLOWSMALLTARGET李乐哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工程硕士学位论文针对低慢小目标的激光武器粗瞄控制系统研究与设计硕士研究生：李乐导师：游文虎副教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U

2、.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHANDDESIGNOFAIMINGCONTROLSYSTEMOFLASERWEAPONFORLOWSLOWSMALLTARGETCandidate：LiLeSupervisor：AssociateProf.YouWenhuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringNonspecialist：ControlEngineeringAffiliation：SchoolofAstronautic

3、sDateofDefense：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要基于激光的定向打击武器是近些年兴起的一种用于反制“低慢小”飞行器目标的装备。本文在这一趋势下研究了激光武器的粗跟踪瞄准系统，通过控制系统设计，达到在打击之前将目标锁定在合理的范围之内的目的。本文主要研究对象为基于双轴转台的粗跟踪平台，设计转台控制系统，并通过仿真验证了可行性。首先，根据双轴跟踪架的结构和粗跟踪系统的技术要求，对粗跟踪系统的整体设计方案进行了确立

4、，并通过对直流力矩电机及驱动系统和圆光栅测角系统选择，在此基础上对转台系统建立数学模型。其次，在系统数学模型基础上进行了转台控制系统设计。为了满足跟踪系统在不同模式下的工作需要，控制器设计采用了大偏差角和小偏差角两种情况下的控制器设计，大偏差控制器用于实现跟踪系统响应外部指令情况下的快速调转，小偏差控制器用于相机反馈目标相对位置情况下的稳定跟踪瞄准。通过仿真验证了两种控制器在阶跃信号下的切换跟踪效果。然后，系统跟踪状态下中通过相机反馈目标相对位置，即脱靶量。由于相机反馈具有较长的延迟，会造成系统跟踪精度的降低和影响系统的稳定性。在该情况下采用了基于Ka

5、lman预测的跟踪方法，用于减小时滞对系统跟踪精度的影响。在目标运动模型之上建立了Kalman预测器来估计控制时刻目标的角位置。通过仿真比较了加入Kalman预测前后存在延迟情况下控制效果。最后，对粗跟踪控制系统的硬件系统和软件系统进行了介绍。硬件数字控制器采用了研华公司的PCM-3362嵌入式计算机，设计了将数字控制量转换成模拟量的D/A转换电路，介绍了圆光栅测角系统角度信号读取的原理和数据读取逻辑设计，介绍了跟踪架系统的配电设计和保护环节，针对获取相机信号、系统接收外部命令和系统调试需求，设计相应的串口通信接口电路实现RS-422通信。在DOS系统

6、下进行了跟踪系统软件设计。关键字：激光武器、双轴跟踪架、Kalman预测-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThelaserweaponisananti-aerialtargetmilitaryequipment,especiallytoshootpotentiallydangerouslowslowsmalltargetsintheairnowadays.Basedonthisbackground,thisdissertationstudiestherelativelylow-precisiontrackingandaimingsub

7、systemoftypicallaserweaponanditscontrolsystemsynthesisinordertohelptheweaponlockthechosentargetintoitssight.Thispapermainlyresearchesintotherelativelylow-precisiontrackingframe,whichisatypicaltwo-axisturntableinengineering,synthesisofitscontrolsystemandproveitsfeasibilitybysimul

8、ationinacomputer.First,accordingtothestructureo