执行机构控制技术的优化方法

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：针对某型固定鸭舵式二维弹道修正智能榴弹, 对固定鸭舵的制动控制是弹道修正的关键技术。结合固定鸭舵的受力和运动特性, 从上述两种控制方案中进行优选。其次, 从固定鸭舵的控制对磁力矩电机提出的要求角度考虑。固定鸭舵滚转一周的时间约为0.033 s, 在如此短的时间内实现多次无偏差速度控制, 对磁力矩电机的响应速度提出了很高的要求, 且由于固定鸭舵飞行环境干扰的复杂性, 控制的精度很难保证。

针对某型固定鸭舵式二维弹道修正智能榴弹, 对固定鸭舵的制动控制是弹道修正的关键技术。固定鸭舵的制动控制技术重点要解决固定鸭舵制动的快速性、准确性和稳定性问题。快速性即要求制动过程迅速, 以尽快消除弹道偏差; 准确性即要求固定鸭舵的制动稳定位置与目标滚转角位置偏差量小, 以免产生修正方向偏差; 稳定性即要求在弹丸飞行全弹道过程中, 固定鸭舵制动稳定、超调量小, 以免出现制动失效影响弹道修正的效率。

对图2 -12 中固定鸭舵的控制有两种方案: 一是滚转角度的直接控制, 即控制固定鸭舵稳定停止在目标滚转角位置, 提供恒定方向的修正力; 二是基于周期平均力原理的滚转角速度控制, 即通过控制固定鸭舵滚转一周的转速区间分布, 使固定鸭舵产生的周期平均力指向弹道修正目标方向, 从而产生沿该方向的弹道修正作用。

两种控制方案各有优劣, 基于周期平均力原理的滚转角速度控制作用下,固定鸭舵滚转平稳, 但修正的效率低, 在其他条件相同的情况下, 修正相同的弹道偏差耗时较长; 滚转角度的直接控制方案中, 由于无控固定鸭舵的平衡转速高, 控制固定鸭舵在一个滚转周期内停止在目标滚转角位置难度大, 但该方案修正效率高, 相同条件下修正相同的弹道偏差耗时较短。

结合固定鸭舵的受力和运动特性, 从上述两种控制方案中进行优选。基于周期平均力的控制方案中, 固定鸭舵每个旋转周期内的速度区间分布决定着周期平均力的方向。从极限的角度考虑, 滚转角度的直接控制实际上是基于周期平均力的滚转角速度控制的极限形式, 即固定鸭舵以极大的速度转过绝大部分圆周, 又以极低的速度转过目标滚转角及其邻域。考虑到修正弹飞行总时间较短, 快速高效地实施弹道修正是弹道修正组件系统对固定鸭舵的控制提出的基本要求。因此, 从提高弹道修正效率、缩短控制时间的角度来说, 滚转角度直接控制方案优势明显。

其次, 从固定鸭舵的控制对磁力矩电机提出的要求角度考虑。由于固定鸭舵的转速较高, 要在其滚转一周的较短时间内实现多次无差调速, 难度非常大。固定鸭舵滚转一周的时间约为0.033 s, 在如此短的时间内实现多次无偏差速度控制, 对磁力矩电机的响应速度提出了很高的要求, 且由于固定鸭舵飞行环境干扰的复杂性, 控制的精度很难保证。

基于以上原因, 修正组件选择固定鸭舵滚转角直接控制方案, 即通过控制使固定鸭舵减速制动, 最终稳定停止在目标滚转角位置。选择这一方案的另一原因是, 即便是制动控制受外界干扰无法稳定静止在目标滚转角位置, 出现以目标滚转角为中心的小范围往复运动, 固定鸭舵仍然可以实现部分弹道修正的功能。

固定鸭舵的滚转角直接控制, 通过固定鸭舵制动控制实现。固定鸭舵制动控制是按照弹道修正的要求对固定鸭舵施加控制作用, 使一对修正舵产生沿修正目标方向的修正力。为了提高弹道修正的效率, 固定鸭舵制动应满足如下条件: 快速制动, 以保证迅速消除弹道偏差; 精确制动, 以保证弹道修正方向准确; 稳定制动, 以保证对弹道的持续修正作用。固定鸭舵快速、精确、稳定制动, 是固定鸭舵实现弹道修正功能对制动控制系统提出的基本要求。

执行机构控制技术的优化方法

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