某新型火炮随动系统的性能测试系统设计

某火箭炮伺服控制系统设计及控制算法研究的开题报告一、研究背景及意义火箭炮是一种重要的作战装备，其实际作战效果受到火箭炮控制系统的影响。

伺服控制系统是火箭炮控制系统中的重要组成部分，其作用是实现火箭炮瞄准和发射控制。

伺服控制系统包括电机、传感器以及控制算法等多个方面，其设计和控制算法的研究对保障火箭炮的作战效果具有重要意义。

目前，国内外对火箭炮伺服控制系统设计和控制算法的研究相对成熟，但是针对不同的火箭炮型号和不同的使用环境，仍然需要进一步优化控制算法和设计伺服控制器。

因此，本研究旨在针对某一特定型号的火箭炮，设计伺服控制系统，并研究适合该火箭炮的控制算法，以提高火箭炮的瞄准精度和射击效果，具有现实的应用价值。

二、研究内容及方法1. 火箭炮伺服控制系统设计：对某一特定型号的火箭炮进行分析，设计合适的伺服控制系统，包括电机、传感器等硬件选型和电路设计等方面。

2. 火箭炮控制算法研究：针对该型号火箭炮的控制需求，研究适合该火箭炮的控制算法，包括 PID 控制算法、精确定位算法等方面。

3. 系统模拟与实验验证：通过 MATLAB/Simulink 软件进行伺服控制系统的模拟，并进行实验验证，验证系统设计和控制算法的准确性和有效性。

三、论文结构本文将分为五个章节，具体结构如下：第一章：绪论。

介绍研究背景和意义，阐述研究内容和方法，概述论文结构。

第二章：火箭炮伺服控制系统设计。

对火箭炮进行分析，选取合适的伺服控制系统组件并进行电路设计。

第三章：火箭炮控制算法设计。

针对该型号火箭炮的控制需求，研究适合该火箭炮的控制算法，并进行模拟分析。

第四章：系统模拟与实验验证。

通过 MATLAB/Simulink 软件进行伺服控制系统的模拟，并进行实验验证。

第五章：结论与展望。

总结研究成果，阐述本研究的创新点和不足之处，并对未来的研究进行展望。

四、预期成果通过本研究，预计实现以下成果：1. 设计出适合该型号火箭炮的伺服控制系统，并进行电路设计。

1.火炮系统式样内容：火炮系统定型试验，一般分为基地定型试验（主要为技术试验和环境试验）和部队使用试验（寒区部队使用试验和热区部队使用试验）两个阶段进行。

2.火炮系统射击参数测试任务及内容：任务就是选用或研制合适的传感器，配用满足要求的放大器和记录仪器，通过对火炮系统设计现象的测试，给出完整精确的参数数据和曲线。

内容：1）内弹道参数测试2）反后坐装置参数测试3）结构参数测试3.直接测量：被测量直接与标准量进行比较，或者用预先标定好的测量仪器或测量设备进行测量，不需要对所获取数值进行运算而直接得到被测量值大小的方法。

例如，用直尺测量长度，用水银温度计测温，用万用表测电压电流电阻值等。

4.间接测量：被测量的数值不能直接由测量设备获得，而是通过直接测量其他物理量，而后根据一定的函数关系计算出被测物理量大小的测量方法。

例如，弹丸飞行速度的测量，通常是测量弹丸飞行过某段距离x的时间t，利用公式v=x/t计算出弹丸飞行过x距离的平均速度v的大小。

5.火炮系统的特点：高温高压高速瞬时性6.火炮系统测试的特点：1）测试工作条件差2）瞬时动态测试3）要求同步测试1 .火炮测试就是测量火炮在使用过程中各物理量和参数的变化情况。

通常利用测量装置或仪器，把变化的物理量转换成相应的信号，使之便于测量、分析和处理。

2.信号分类：1）有用信号和无用信号2）连续信号和离散信号3）确定性信号和随机信号3.信号分析就是采用各种物理或数学的方法从信号中提取有用信息的过程。

4.一般非电量测试系统组成：被测对象、试验装置、传感器、中间变换电路、信号分析仪器、显示记录仪器和标定装置等。

5.测试系统的特性在被测物理量不变或变化极慢的情况下，可以定义一组与运动微分方程无关的参数来描述测试系统的特性，这组参数称为静态参数。

静态参数表征测试系统的静态特性。

在被测物理量快速变化的情况下，就必须用测试系统的运动微分方程来描述其输入与输出间的动态关系，基于这种动态关系上的特性参数，称为动态参数。

基于PL C 的火炮性能测试调平系统设计刘克福1,李晓虹2( 1.西华大学机械工程与自动化学院,成都610039;2.西华大学能源与环境学院,成都610039)火炮出厂前进行性能测试时,要求能够模拟野外作业时的各种位置状态和工况。

以往的火炮性能测试实验台,多采用固定水泥基座,设备的工作精度和稳定性虽然得到保证,但不能对火炮在野外作业时的各种位置状态和俯仰角度进行模拟。

为此,设计了一种基于PLC 自动控制的液压调平平台。

该实验台能快速精确调平,并按照设定要求进行X 、Y 方向的倾斜,倾斜角度范围、误差范围<0.05°,用于火炮出厂前各种工况的性能测试。

1支撑方案设计1.1支撑点数分析与确定目前,调平系统支撑方式主要有三点支撑、四点支撑和六点支撑三种情况[1,2]。

三点支撑较易实施,调平相对容易,缺点是抗倾覆能力差,调平后的水平误差较大。

若三点式平台的倾角传感器按等边三角形布置,即两传感器的夹角为60°,沿两传感器的X 方向和Y 方向的控制精度都为±!,则水平误差为"=2![3,4]。

六点调平支撑可靠,抗倾覆能力强,但存在静不定问题,容易产生“虚腿”。

静不定次数越高,系统越复杂。

六条腿支撑一个平台,按照三点决定一个平面的原则,支撑腿可构成20个稳定平面。

当平台水平度不满足要求时,理论上存在20种调平策略可使平台调平。

多组调平策略的选择给整个控制系统带来了巨大的计算负担,在一定程度上影响了控制的实时性。

结合系统应用的实际情况,综合考虑到平台稳定性、调平精度、系统成本等因素,本实验平台采用液压缸四点支撑调平法,两传感器夹角为90°,水平误差为"=2!![3,4],较三点支撑小。

其支撑结构如图1所示。

1.2倾角传感器的布置在本设计中,倾角传感器作为系统的重要组成部分,有着举足轻重的地位。

它将液压平台X 、Y 方向的倾斜角度α、β反馈给PLC ,因此倾角传感器的好坏和布置方式直接影响到系统的调平时间和调平精度。

某火炮武器系统电气控制软件测试实践周云卿;李锋;顾涛;马斌【摘要】针对火炮武器系统软件的特点,利用Testbed和RTInsight搭建了嵌入式实时系统的软件测试平台,通过将Testbed软件测试工具的静态分析与代码插装技术和RTinsight实时数据采集分析设备相结合的方式,以某火炮电气控制软件为测试实例,对其进行了静态分析、文档审查与动态测试.为提高火炮武器系统软件的测试效率和有效性提供了借鉴方法.实践表明,此方法对提高火炮武器系统软件的质量及可靠性具有实际的应用价值.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】4页(P28-31)【关键词】计算机应用;火炮,嵌入式软件测试;静态分析【作者】周云卿;李锋;顾涛;马斌【作者单位】西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099;西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099;西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099;西北机电工程研究所,陕西,咸阳,712099【正文语种】中文【中图分类】TJ306随着武器装备技术的不断更新和发展,嵌入式系统已应用到武器装备的各个层面。

嵌入式软件作为嵌入式应用的核心,为武器系统提供了各种控制、计算与管理功能,其复杂度越来越高、规模越来越大。

因此,嵌入式软件的质量与可靠性往往决定着武器装备的质量和作战效能。

以软件测试工作为切入点,严格按照GJB5000的相关规范,在武器装备研发过程中贯彻软件工程化的思想,是保证军用软件产品高可靠性的有效措施[1]。

本文通过研究软件测试技术在火炮武器系统软件测试中的应用,以某型火炮武器电气控制软件为测试实例,对火炮武器系统软件测试的内涵、测试策略及方法进行了探讨。

某火炮软件系统由随动系统、火控系统、导航系统、电气控制、任务终端和初速测量雷达等软件组成,通过CAN2.0总线进行信息的交互。

被测系统运行于电气控制系统中,是全炮电气控制系统中的重要组成部分,主要完成随动系统高低方位驱动器的供电和与全炮电气控制系统的信息交互。

课程设计名称：自动控制原理课程设计题目：火炮跟踪随动控制系统课程设计任务书一、设计题目：车载武器随动系统设计二、设计任务：设计一个随动系统，使其发射端口在要求的精度和时间范围内跟踪目标.三、设计计划：1.查阅相关资料2.确定设计方案3.进行设计并定稿四、设计要求：要求设计的随动系统在跟踪过程有足够的稳定性与快速性课程设计成绩评定表摘要随动控制系统又名伺服控制系统。

其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。

随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。

这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等。

其特点是输入为未知。

本文对一个随动系统进行研究，在准确把握研究的方向基础上，始终以系统的高运行性能为目标，在控制系统的稳定性，快速性，准确性这三者之间的固有矛盾中寻找最佳的平衡点。

通过建立模型，元件确定，参数分析，串联校正四大模块，整合自动控制理论的各个知识点，包含了经典控制理论的大部分内容，知识点相互穿插，紧密联系，并有机结合成一篇完整的论文。

目录一系统设计的步骤――――――――――――――――――――――――― 1 1.1 设计方案―――――――――――――――――――――――――――11.1.1 控制系统的基本组成――――――――――――――――――――11.1.2 系统的构造――――――――――――――――――――――――11.2 系统的方框图及开环传函――――――――――――――――――――52.1系统方框图――――――――――――――――――――――――――52.2系统开环传函―――――――――――――――――――――――――6 1.3 火炮系统的工作过程――――――――――――――――――――――6 1.4 性能指标的确定――――――――――――――――――――――――6 二控制系统方案和主要元部件的选择―――――――――――――――――7 2.1 系统方案―――――――――――――――――――――――――――7 2.2 元部件选择――――――――――――――――――――――――――7 三开环增益和静态误差计算―――――――――――――――――――――83.1 系统无测速反馈――――――――――――――――――――――――8 3.2 系统加入测速反馈―――――――――――――――――――――――83.2.1劳斯判据分析――――――――――――――――――――――――93.2.1 根轨迹分析――――――――――――――――――――――――93.2.3频域分析―――――――――――――――――――――――――10 3.3 静态误差的计算――――――――――――――――――――――――11 四动态分析和校正装置的设计――――――――――――――――――――13 五结论――――――――――――――――――――――――――――――15 六设计体会――――――――――――――――――――――――――――16 七参考文献――――――――――――――――――――――――――――17一系统设计的步骤1.1设计方案1.1.1 控制系统的基本组成:(1)控制任务：控制火炮跟踪目标，确定目标位置,适时开炮击中目标。

武器系统的性能测试与验证在现代军事领域，武器系统的性能直接关系到国家的安全和军事战略的实施。

为了确保武器系统在实际应用中能够发挥出预期的效果，性能测试与验证成为了至关重要的环节。

这一过程不仅需要严谨的科学方法和先进的技术手段，还需要对各种可能的情况进行全面的考虑和模拟。

武器系统性能测试与验证的第一步是明确测试的目标和要求。

这包括确定武器系统需要达到的性能指标，如射程、精度、杀伤力、可靠性、可维护性等。

这些指标通常是根据军事战略、作战需求以及技术可行性等多方面因素综合确定的。

例如，对于一种新型导弹，可能要求其射程达到数百公里，精度在一定范围内，能够有效摧毁特定类型的目标，并且在恶劣环境下仍能保持可靠运行。

在明确了测试目标和要求后，接下来就是制定详细的测试计划。

测试计划应涵盖测试的方法、步骤、所需的设备和资源、测试人员的职责以及安全措施等方面。

例如，对于火炮的测试，可能需要使用特定的靶场，配备测量射程和精度的仪器设备，安排专业的操作人员进行射击，并制定严格的安全规程以防止意外发生。

测试环境的模拟也是非常重要的一环。

为了尽可能真实地评估武器系统的性能，需要模拟各种实际作战环境，包括不同的气候条件（如高温、低温、潮湿、干燥等）、地形地貌（如平原、山地、沙漠、海洋等）、电磁环境（如电磁干扰、电子对抗等）。

通过在这些模拟环境中进行测试，可以更全面地了解武器系统的适应性和稳定性。

比如，在测试战斗机的雷达系统时，需要模拟各种复杂的电磁干扰情况，以检验其在干扰下的探测和跟踪能力。

测试过程中所使用的测量设备和技术必须具有高精度和可靠性。

这些设备包括用于测量距离、速度、角度、压力、温度等物理量的仪器，以及用于采集和分析数据的计算机系统。

同时，为了确保测试结果的准确性和可比性，测量设备需要进行定期校准和验证。

例如，在测试火箭发动机的推力时，需要使用高精度的推力测量装置，并对其进行严格的校准和误差分析。

数据的采集和分析是武器系统性能测试与验证的核心环节。