基于加速度反饋的上反穩(wěn)瞄系統(tǒng)最優(yōu)控制研究

陳永鵬，段海龍，王維博，王文艷，付攀龍，李 琦

（1.河南平原光電有限公司，河南 焦作 454001；2.大連理工大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 大連 116024）

引言

上反穩(wěn)瞄系統(tǒng)是上反穩(wěn)像式坦克火控系統(tǒng)的重要組成部分。坦克在行進(jìn)中車(chē)體的起伏會(huì)引起穩(wěn)瞄系統(tǒng)的振動(dòng)，火炮發(fā)射裝置射擊時(shí)炮彈會(huì)對(duì)坦克產(chǎn)生一定的后坐力，上反穩(wěn)瞄系統(tǒng)需要保證在炮彈擊發(fā)前到炮彈命中目標(biāo)的一段時(shí)間內(nèi)火控系統(tǒng)瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定。穩(wěn)瞄系統(tǒng)如果不能很好地隔離上述因素對(duì)火炮和炮塔的影響，就會(huì)使火控系統(tǒng)瞄準(zhǔn)線在炮彈擊發(fā)前后有較大跳動(dòng)，造成炮彈偏離射擊目標(biāo)。因此，上反穩(wěn)瞄系統(tǒng)穩(wěn)定性能的好壞直接影響著坦克的反應(yīng)速度、機(jī)動(dòng)性以及遠(yuǎn)距離射擊首發(fā)命中率等性能指標(biāo)[1-2]。

速度是力矩產(chǎn)生的加速度經(jīng)過(guò)一定時(shí)間積累而成的，對(duì)速度進(jìn)行操作相當(dāng)于對(duì)擾動(dòng)力矩經(jīng)過(guò)時(shí)間累積進(jìn)行操作，造成了在時(shí)間上的延遲，且會(huì)對(duì)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行積累。因此，采用速度反饋克服系統(tǒng)干擾存在較大問(wèn)題[3]。傳統(tǒng)的上反穩(wěn)瞄系統(tǒng)采用速率反饋回路，速率反饋穩(wěn)定的能力[4]同速率控制帶寬密切相關(guān)，限制了速率閉環(huán)的性能。加速度信號(hào)的響應(yīng)最能反映火炮發(fā)射過(guò)程的非線性、非平穩(wěn)特征[5]，已有參考文獻(xiàn)[6-9]指出，高增益的加速度反饋對(duì)干擾力矩的消除非常有效。

PID 控制器是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一。數(shù)字PID 控制在生產(chǎn)過(guò)程中是一種最普遍的控制方法[10]。在PID 參數(shù)整定中，有很多設(shè)定方法，如改進(jìn)的Ziegler-Nichols 方法，幅值相位裕度等設(shè)定方法[11]。……