[发明专利]一种大地坐标下等效闭环干扰速率补偿自稳定控制方法

说明书

本发明提供了一种大地坐标下等效闭环干扰速率补偿自稳定控制方法，采集SINS的航向角、俯仰角和横滚角，以及火炮的高低角和方位角、高低和方位电机轴角度与角速度；采集SINS陀螺组、炮塔陀螺组、火炮俯仰陀螺的角速度值；计算火炮身管在大地坐标系下的指向、方位和高低控制策略；然后进行干扰角速率的滤波校正，合并稳定控制的速率控制指令和干扰补偿角速率控制指令，作为伺服驱动的速度总指令；最后，计算得到电流环控制指令，以驱动电机按给定的控制量控制火炮调转运动。本发明能够提高控制系统的稳定性和控制精度。

技术领域

本发明属于火炮稳定控制系统领域，主要涉及需要高动态动基座下精确稳定与跟踪的火炮随动系统控制方法。

背景技术

随着军事斗争的发展演变，新军事作战迫切需要压制武器具备行进间射击的能力，需要自行火炮能够遂行动对静、动对动的作战任务。那么火炮需要在稳定系统的控制下，克服车体由于行走的路面对车体造成的扰动，保持火炮指向稳定。此类功能在坦克武器、两栖突击炮的炮控系统早已得到实现。但是坦克炮和两栖突击炮的射角低于20°(车体坐标系下)，火炮调转的绝对速度和调转加速度不大，方位、高低功率较小，而且是全闭环控制，方位控制最大误差为1.2mil，有效直瞄射程一般为2～3km。为了满足大于10km间瞄设计的动基座状态高动态下的两栖压制火炮采用采用捷联惯导(SINS)直接测量火炮身管指向，确保瞄准精度，该火炮的稳定系统采用SINS的航姿作为火炮随动系统操瞄控制的空间角位置反馈，将传动机构非线性包含在控制闭环内，非线性因数影响导致系统在小控制误差内产生振荡，严重影响常规弹作点的精准确度。正因如此，此类型的减速机构使该型火炮无法使用陀螺实现速度闭环控制稳定，只能采用干扰速率补偿实现稳定，发挥开环控制的优势，受机构的非线性影响小。但全闭环控制的火炮实现大地坐标系下大于45°射角火炮稳定，方位火炮相对调转速度接近40°/s，调转角加速度甚至超过160°/s²，加速度越高，传动机构越难以承受自身弹性冲击而导致振动，影响控制系统稳定。欲实现火炮高精度稳定，对系统减速机构的传动性能(刚度和齿隙)提出了较高的要求。减速机性能对火炮稳定精度具有决定性作用。

综上，现有技术的动基座条件下基于大地坐标系下全闭环干扰速率自稳定控制系统中，稳定系统精度受传动机构中非线性齿隙和弹性影响较大，难以在高速度和高角速度条件下应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种大地坐标下等效闭环干扰速率补偿自稳定控制方法，能够提高控制系统的稳定性和控制精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)设定控制步数i初值为0；设定控制或采样周期，每个控制或采样周期步数i加1；

(2)采集车体上SINS的航姿角ψ_b(i),θ_b(i),其中ψ_b(i)、θ_b(i)、分别为惯导的航向角、俯仰角、横滚角；

(3)采集高低受信仪的测量值ε_b(i)和方位受信仪的测量值β_b(i)；

(4)采集高低电机轴角度值ε_m(i)及其角速度ω_ε(i)、方位电机轴角度值β_m(i)及其角速度ω_β(i)；

(5)采集SINS的陀螺组测量的三轴角速率ω_b(j)＝[ω_b1(j),ω_b2(j),ω_b3(j)]^T；

(6)采集炮塔陀螺组测量的三轴角速率ω_h(j)＝[ω_h1(j),ω_h2(j),ω_h3(j)]^T；