炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器辨識(shí)與智能控制研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)火炮的機(jī)動(dòng)性、快速性、可靠性和準(zhǔn)確性均提出了較高的要求。炮控系統(tǒng)作為火炮的控制核心，配合現(xiàn)代化智能彈藥，是實(shí)現(xiàn)“先敵開(kāi)火，首發(fā)命中”的重要保證。由于在火炮調(diào)轉(zhuǎn)和射擊時(shí)炮控系統(tǒng)負(fù)載端受力復(fù)雜多變，產(chǎn)生的干擾力矩對(duì)炮控系統(tǒng)性能影響較大。電動(dòng)負(fù)載模擬器能夠?qū)崟r(shí)模擬炮控系統(tǒng)負(fù)載端的載荷變化，在炮控系統(tǒng)研制總裝前對(duì)其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行調(diào)試和考核，可有效地縮短炮控系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)周期。由于電動(dòng)負(fù)載模擬器自身存在復(fù)雜的非線性，傳統(tǒng)控制方法難以保證

2、較高的控制精度。因此，對(duì)電動(dòng)負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型辨識(shí)和控制策略進(jìn)行深入研究，可進(jìn)一步提高電動(dòng)負(fù)載模擬器力矩電機(jī)的跟蹤精度，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文的主要研究工作集中在以下幾個(gè)方面:
　　(1)分析炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，并采用矢量控制方法推理交流永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)表達(dá)式;在研究該型電動(dòng)負(fù)載模擬器的電流環(huán)、速度環(huán)、和位置環(huán)基礎(chǔ)上，分別建立炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器力矩電機(jī)和位置電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

3、;研究討論該系統(tǒng)中存在的不確定性因素，并深入分析其對(duì)系統(tǒng)性能的影響，為系統(tǒng)辨識(shí)、控制和半實(shí)物仿真的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)由于電動(dòng)負(fù)載模擬器存在復(fù)雜的非線性因素，難以建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，因此提出基于自適應(yīng)差分進(jìn)化的變結(jié)構(gòu)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能算法進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)。選取偽隨機(jī)多幅值和線性調(diào)頻信號(hào)作為辨識(shí)輸入數(shù)據(jù)，結(jié)合文中提出的多種辨識(shí)算法，利用t檢驗(yàn)對(duì)相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行重要性評(píng)估，比較各種智能算法對(duì)系統(tǒng)辨識(shí)的精度，驗(yàn)證所提出辨識(shí)算

4、法的有效性和實(shí)用性。此外，構(gòu)建的精確辨識(shí)模型對(duì)電動(dòng)負(fù)載模擬器控制器的研究提供了仿真平臺(tái)，可有效評(píng)估相應(yīng)控制器的有效性和實(shí)用性。
　　(3)在模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、粒子群、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法的基礎(chǔ)上，綜合考慮智能算法內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)和電動(dòng)負(fù)載模擬器自身特點(diǎn)，規(guī)避相關(guān)算法存在的缺點(diǎn)，分別提出了基于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模糊多分辨率的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCFMWNN)控制器和基于雙滑模面粒子群變結(jié)構(gòu)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(2S-PSOWNN with SL)控制

5、器，并在Lyapunov穩(wěn)定意義下分別分析所提出控制器的穩(wěn)定性。最后通過(guò)收斂分析、階躍響應(yīng)、正弦跟蹤等仿真與試驗(yàn)，表明兩種控制器均能夠滿足系統(tǒng)辨識(shí)指標(biāo)要求。
　　(4)介紹炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)，搭建炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器半實(shí)物仿真試驗(yàn)平臺(tái)。并將上文提出的DCFMWNN和2S-PSOWNN with SL控制器，分別應(yīng)用在電動(dòng)負(fù)載模擬器的多余力矩抑制能力、變梯度加載試驗(yàn)和魯棒性能試驗(yàn)中。試驗(yàn)結(jié)果表明兩種控制器均