[发明专利]火控系统建模方法

权利要求书

1.一种火控系统建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照如下方式进行控制器建模：

使用Mamdani模糊模型设计一种自适应模糊控制器，规则为条件确定的if…then…规则，模糊推理方法采用Max-Min推理法，模糊量的精确化则采用加权平均法来解模糊；

所述自适应模糊控制器以通过给定值y_d(t)和系统输出值y(t)比较后得到系统的误差e和误差变化ec作为输入，以PID控制器的比例系数K_p、积分时间系数K_i、微分时间系数K_d的修正参数ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d作为输出，根据不同时刻的误差e和误差变化ec对PID控制器的K_p、K_i、K_d进行自整定，将整定后的K_p、K_i、K_d送入PID控制器，形成自适应模糊控制器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PID控制器输出的参数K_p、K_i、K_d如下式所示：

其中，K_p'、K_i'、K_d'为预整定值，a、b、c为预设系数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自适应模糊控制器的建模采用Simulink/Fuzzy仿真工具实现，将模糊推理和模糊决策送入Fuzzy控制器中，具体方法为：误差e和误差变化ec分别经过量化因子处理映射到各自的模糊论域中，然后根据所在的模糊等级在模糊控制规则表中查询应该输出的PID参数调节量，最后将PID参数调节量作用于PID控制器。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括按照如下方式进行机械部分建模：

所述机械部分是指火控系统的执行机构，包括伺服电机齿轮、高低机齿弧和座圈齿圈，伺服电机齿轮与高低机齿弧和座圈齿圈分别通过齿轮啮合来传递电机转矩，在模型中定义接触碰撞来模拟齿轮啮合，

在ADAMS碰撞函数中，碰撞力F_n由等效刚度k和幂指数q确定，使用Hertz弹性碰撞模型来计算k和q；

其中k取决于撞击物体的材料和物体的结构形状：

式中，R和E^*根据Hertz接触理论计算得：

1/R＝1/R₁+1/R₂

1/E^*＝(1-μ₁²)/E₁+(1-μ₂²)/E₂

式中，R₁、R₂为两个齿轮接触点的当量半径；

μ₁、μ₂为两个齿轮的泊松比；

E₁、E₂为两个齿轮的杨氏模量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，齿轮接触点的当量半径近似用齿轮分度圆半径来代替，由各齿轮参数可得到各个齿轮、齿弧的当量半径，齿轮材料选择45钢，则其泊松比为0.3，杨氏模量为2×10¹¹pa，从而计算各处碰撞的等效刚度。