現(xiàn)代導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)組成研究

王璽鋒 溫向華

國營長虹機(jī)械廠 廣西桂林 541002

從實(shí)踐操作角度來看，導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)是一個具有極強(qiáng)綜合性和復(fù)雜性的操作系統(tǒng)，在研究制作期間所設(shè)計(jì)的各類試驗(yàn)內(nèi)容對判斷其系統(tǒng)性能具有積極作用，如飛行、系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)施以及彈體橫向震動、仿真試驗(yàn)等，這些都是保障合理科學(xué)操作導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障。因此，在新時代背景下，面對國際革新所帶來的競爭壓力，我國科研機(jī)構(gòu)及工作人員必須要加大對現(xiàn)代導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)的構(gòu)成研究，并注重從整體性能和探測精度等方面入手，在保障系統(tǒng)和目標(biāo)特征達(dá)到最大化匹配的基礎(chǔ)上，全面提高整體系統(tǒng)的抵抗水平。

1 導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)

從本質(zhì)上講，這一內(nèi)容主要分為兩部分，其一為導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)，其二為導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)。而在實(shí)踐運(yùn)行中，前者包含了制導(dǎo)計(jì)算設(shè)備與測量設(shè)備，其主要用來計(jì)算測量導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的距離以及運(yùn)行速度，并按照預(yù)期設(shè)定規(guī)律和計(jì)算原理構(gòu)成知道指令，而后經(jīng)過導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)按照系統(tǒng)提供的彈道穩(wěn)定飛行。而后者也被叫做自動駕駛儀，其中包含了執(zhí)行機(jī)構(gòu)、敏感設(shè)備以及計(jì)算設(shè)備，根本作用在于確保導(dǎo)彈可以穩(wěn)定飛行[1]。

2 實(shí)驗(yàn)原理

導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)包含了控制指令、探測系統(tǒng)、操控設(shè)備等內(nèi)容，其中操控設(shè)備叫做為飛機(jī)控制系統(tǒng)，其主要是用來確保導(dǎo)彈可以一直保持在規(guī)定范圍內(nèi)飛行。而引導(dǎo)系統(tǒng)會利用探測裝置判斷導(dǎo)彈的相對目標(biāo)或發(fā)射點(diǎn)所在區(qū)域，并由此構(gòu)成引導(dǎo)指令?？刂葡到y(tǒng)會直接操控導(dǎo)彈，并迅速且準(zhǔn)確的執(zhí)行引導(dǎo)系統(tǒng)提出的指令，促使導(dǎo)彈精準(zhǔn)的飛向目標(biāo)地點(diǎn)。同時，控制系統(tǒng)也可以確保導(dǎo)彈在每段飛行中保持穩(wěn)定性，因此也被叫做穩(wěn)定回路，通常情況下這一內(nèi)容會包含校正裝置，其主要用來提高整體系統(tǒng)的控制水平。

在本文概述實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，設(shè)定系統(tǒng)接收到了制導(dǎo)的指令，并且將其輸送到了控制系統(tǒng)中，那么此時的控制系統(tǒng)需要利用伺服系統(tǒng)進(jìn)行替代。而彈體則用電動機(jī)進(jìn)行替代，而最終設(shè)計(jì)的控制器則處在速度環(huán)和電流環(huán)的內(nèi)外控制中，由此可以確保電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以快速跟蹤所提供的指令信號。

2.1 構(gòu)建電機(jī)模型

現(xiàn)代導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)所選用的控制電機(jī)類型為稀土永磁直流力矩電機(jī)，只需要調(diào)整加在電樞兩邊的電壓就能促使其穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 電流環(huán)與速度環(huán)的數(shù)學(xué)模型

本文概述系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所選電機(jī)驅(qū)動類型為功率電子芯片UC3637，結(jié)合這一內(nèi)容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與擴(kuò)流電路分析，其中，K2與與形成了UC3637內(nèi)部誤差放大器的模型，而PWM與電動機(jī)模型則為，相關(guān)參數(shù)有：第一，R代表電樞電阻；第二，B代表粘性膜材系數(shù)；第三，La代表電樞的電感；第四，K1代表UC3637內(nèi)部電平移動系數(shù)；第五，R4代表UC3637電流檢測放大器的跨導(dǎo)水平；第六，TSP代表測速發(fā)電機(jī)速度反饋信號的濾波時間常數(shù)，且會受C3、R22以及R23所影響；第七，Gm0代表PWM放大器的支流放大系數(shù)；第八，Us代表電源電壓；第九，Ur代表參考電壓；第十，Rs代表限流電阻；第十一，Km代表電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)；第十二，Jges代表電樞的轉(zhuǎn)動慣量。

3 結(jié)果總結(jié)

3.1 結(jié)果

首先要為速度環(huán)設(shè)計(jì)PID控制器，其次要在前者的基礎(chǔ)上為位置環(huán)也設(shè)計(jì)PID調(diào)節(jié)器，然后也要根據(jù)第一步的基礎(chǔ)研究PID參數(shù)對整體系統(tǒng)性能產(chǎn)生的的影響。根據(jù)這一過程所獲取的數(shù)據(jù)信息分析可知：第一，依據(jù)比例環(huán)節(jié)有助于提升系統(tǒng)的無阻尼振蕩頻率和開環(huán)增益，并降低阻尼比，這樣不僅能優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)的精準(zhǔn)性和快速性，而且可以全面保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。需要注意的是，此時系統(tǒng)超調(diào)量與振蕩的次數(shù)會增加，換句話說在動態(tài)運(yùn)行期間穩(wěn)定性不強(qiáng)；第二，利用積分環(huán)節(jié)能優(yōu)化系統(tǒng)類型，降低穩(wěn)態(tài)誤差，但也難以達(dá)到預(yù)期系統(tǒng)穩(wěn)定要求，并相應(yīng)整體運(yùn)行的動態(tài)系統(tǒng)；第三，結(jié)合微分環(huán)節(jié)能進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的阻尼比，但并不會影響系統(tǒng)的無阻尼振蕩頻率和開環(huán)增益。由此可知，其在不調(diào)整穩(wěn)定精度的基礎(chǔ)上，可以提升系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定與快速性能。但需要注意的是，這一內(nèi)容也會增加系統(tǒng)運(yùn)行的噪音頻率，對整體系統(tǒng)運(yùn)行而言并沒有積極作用。

而在對比PID調(diào)節(jié)器與模糊控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對整體系統(tǒng)的控制情況發(fā)現(xiàn)，前者在簡單且受干擾較低的系統(tǒng)中具有良好的控制效果，但若是存在不明確抑或是外部干擾過大的系統(tǒng)，其抵抗控制效果就會下降。而后兩者在有效解決PID控制器應(yīng)用缺陷的同時，還進(jìn)一步提升了整體系統(tǒng)的抗干擾性[2]。

3.2 總結(jié)

根據(jù)本文設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析，首先了解導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的組成及工作原理，并在此基礎(chǔ)上對其基礎(chǔ)內(nèi)容有更深理解；其次要熟練運(yùn)用matlab和simulink等工具軟件設(shè)計(jì)仿真各類控制器，以此在保障系統(tǒng)模型真實(shí)性的同時，準(zhǔn)確輸出和跟蹤指導(dǎo)指令信號，促使導(dǎo)彈可以快速飛向目標(biāo)；最后要結(jié)合對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果對整體系統(tǒng)和所選系統(tǒng)進(jìn)行深入探討，以此為這一領(lǐng)域的技術(shù)研究提供有效依據(jù)。

4 結(jié)語

綜上所述，在新時代背景下，隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技技術(shù)的不斷優(yōu)化，在加強(qiáng)現(xiàn)代導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)科研力度的同時，必須要合理引用現(xiàn)代化技術(shù)理念和軟件設(shè)備，這樣不僅能有效解決以往設(shè)計(jì)分析難題，而且可以進(jìn)一步提升整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能。本文所研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果主要從控制器入手，對PID、模糊以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這三種類型的應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行了探討，最終發(fā)現(xiàn)前者可以用于控制干擾較小的系統(tǒng)，而后兩者可以在此基礎(chǔ)上處理干擾更大的系統(tǒng)。