采用超前滞后补偿方案某型鱼雷航向控制系统设计答辩稿.pptVIP

* 采用超前/滞后补偿方案某型鱼雷航向控制系统设计 答辩人： 指导教师： 2014.06.16 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文答辩 * 答辩提纲 选题背景 鱼雷自动控制系统概述 鱼雷航向控制系统 系统方案设计 结论 致谢 * 选题背景 　　　 鱼雷是现代海战中的主要攻击型武器,具有速度快、航程远、隐蔽性好、命中率高和破坏威力大等特点。由于鱼雷在水中的精确制导，鱼雷在水下的作战地位越来越高，是未来海战有效的反潜武器，因此得到世界各国海军的青睐。 鱼雷航向控制系统是鱼雷精确制导的关键，本文采用超前补偿方案对某型鱼雷航向控制系统设计。 * 1.鱼雷自动控制系统的工作原理及组成 （1）鱼雷自动控制系统原理框图如下图所示 控制部分（自动驾驶仪） （2）鱼雷自动控制系统主要组成 被控对象（鱼雷） 鱼雷自动控制系统概述 * 控制部分组成： 指令装置（输出控制目的要求的主令信号） 敏感元件（测量参数实际值、转换信号、比较设定信号） 信号处理器（处理敏感元件输出的指令信号） 伺服机构（对信号处理器输出的控制信号进行放大） （3）鱼雷自动控制系统的工作原理 敏感元件 鱼雷实际运动参数 相应信号 设定值 当鱼雷偏离规定的战术基准弹道时，即产生偏差信号，通过信息处理器放大信号，得到符合控制规律要求的信号，操纵伺服机构使舵面产生相应偏转。当控制信号为零，舵面回到平衡，鱼雷按所需要求的弹道航行。 * 自动控制系统的一般性能指标： （1）稳定性（反映系统在 时的渐进性和有限时间内的收敛性） （2）稳态精度（反映控系统的准确性，用稳态误差表示，即系统 输出稳态响应的期望值与实际值之差） （3）调整时间（反映系统响应过程的快速性，取决于正确的选择控制规律） （4）超调量（系统的主要动态性能指标，表示系统响应过程的稳定性） 航向控制原理框图 航向陀螺（测量元件） 调节器 舵机回路 、直舵 执行器 航向控制系统 鱼雷 被控对象 * 鱼雷航向控制系统组成及原理 　　　航向控制系统的主要任务是稳定和控制鱼雷的航向 * 鱼雷航向控制系统性能分析 　　　 1.过渡过程分析： 某型鱼雷航向控制系统开环传递函数： 闭环传递函数： 某鱼雷的特征方程为: 求解得: 特征方程有两个实根，以指数的形式衰减，其动态特性主要由共额复根决定，即 求得： ， * 2.频率特性分析： 根据上述开环传递函数表达式，可得系统的开环频率特性： 对于某型53口径鱼雷，当 时，航向系统的开环对数频率特性曲线如图所示： * * 由图可知，系统的频域特性指标为： 截止频率： ； 相角裕度： 用经验公式可以估算系统响应单位阶跃函数的过渡过程性能指标： 最大超调量： ； 过渡过程时间： 根据以上分析，再次表明，舵机时间常数 Ts 对航向系统产生不利影响，使其动态性能指标下降；增益 值有一个临界值，当其大于临界值时，系统将变得不稳定。为了保证一定的动态性能指标， 值一般不适宜选的过大。 系统方案设计 本设计选用超前补偿控制器对某型鱼雷航向控制系统设计 串联超前校正系统结构图 超前补偿控制器传递函数： 式中：Kc为开环增益，T为时间常数， 根据相角裕度求得 * 设计步骤： （1）根据给定稳态误差的要求，确定系统的开怀增益Kc。 （2）根据已确定的开环增益Kc，求出相位裕度PM。 （3）根据给定的相位裕度PM，计算校正装置所提供的相位超前量δ （4）根据所确定的最大超前相角PM，求出相应的 值。 （5）求校正装置的时间常数: （6）得到校正装置传递函数： * 下面的程序是用超前补偿的Bode图方法求解鱼雷航向系统超前补偿器的源程序： （1