基于电动舵机的姿态测量控制技术研究

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在简易弹道修正系统中,姿态测量与控制是其关键技术。针对低旋弹药的运动特点,结合地磁探测误差不随时间累积、动态范围大和惯性导航短期精度高、动态范围小的特点,设计了地磁/陀螺组合测姿,浮点型DSP作为控制器核心,电动舵机作为执行机构的方案。对相关的姿态解算,控制算法进行了研究。主要成果如下:根据地磁场的特征,建立了地磁解算滚转姿态的数学模型,分析了解算误差的原因,采用了动态椭圆校正法进行误差补偿。半实物仿真和靶场试验证明,该方法解算精度较高。在捷联惯导部分,介绍了几种常用的姿态解算算法,针对高动态弹丸的运动特点,结合系统的硬件性能,优化了三子样姿态解算算法。半实物仿真证明,该算法有较高的实时性,采用地磁/陀螺组合求解解算精度较高。根据系统要求,以TMS320F28335为控制器核心芯片,完成基本系统、A/D、SCI、SPI、eCAN、MCBSP等通信接口的设计。编程实现了DSP芯片在姿态探测系统中的数据采集、姿态解算、数据储存和数据通信等功能;同时对程序运行的时间复杂度进行了分析。对电动舵机控制系统进行了方案设计,分析了其基本组成和工作原理,完成了系统选型和建模,描述了非线性对系统的影响及常用的控制策略。建立了舵机系统的Simulink模型,在位置环采用了PID控制。仿真结果表明,该舵机系统能满足低旋弹药控制需要。通过半实物仿真和靶场试验证明,该弹药姿态测量控制系统方案可行、性能可靠,可用于低旋弹药弹道修正系统。
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