二维弹道修正弹执行机构参数优化及控制算法研究

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修正执行机构作为二维弹道修正弹的关键组成部分,其本身也是一种复杂的高精度位置伺服系统。本文以连续修正阀作为修正执行机构,开展修正执行机构控制系统设计和修正执行机构参数优化研究,其中控制系统设计包括软硬件设计、三环伺服数字控制器设计和在线参数整定算法等。本文基于二维弹道修正执行机构及控制算法国内外研究现状,设计了一种由控制器、无刷直流电机、连续修正阀组合而成的修正伺服系统。其次,对于修正执行机构控制系统软硬件设计,提出一种基于TMS320F28335的修正执行机构控制系统硬件电路设计方案,并详细介绍各功能模块电路具体实现过程,主要包括DSP最小系统及扩展电路、电源电路、隔离驱动电路、信号检测电路和过流、过压保护电路等。在硬件电路基础上,对系统软件主程序设计进行阐述,并分别就三环控制中断服务子程序和电压、电流采样程序进行设计分析。为提升弹道修正精度,提出基于差分进化的混合粒子群算法对修正执行机构进行参数优化,且为进一步提升算法全局搜索能力,避免在迭代后期出现停滞,对混合算法中的粒子群算法采用非线性动态自适应惯性权重策略,并引入变异机制。仿真结果表明,基于差分进化的混合粒子群改进算法求解精度较高,能加快收敛速度,能有效避免迭代后期算法陷入局部极值的问题,具有较好的结果鲁棒性。最后,确定三环伺服系统控制策略,并进行参数设计和建模,同时为提升系统位置控制精度和响应速度,避免出现超调,采用三种模糊智能复合控制算法对伺服系统位置环进行在线参数整定,即自适应模糊PID参数在线优化整定算法、增益式自适应模糊PID参数在线优化整定算法、基于专家经验规则表的PID参数在线优化整定算法,通过将三种算法进行仿真对比分析,确定基于专家经验规则表的PID参数在线优化整定算法性能最优,并将其作为最终方案。
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