摘要
军事行动环境条件日新月异，当代战争对武器准确度、对敌快速反应的需求日益紧迫与严苛。车载武器在行进工作条件下，受路面激励，非线性因素等作用，导致发射身管产生偏移与振动，进而对武器射击精度造成影响。因此对行进间的车载武器的负载稳定控制研究具有其重要工作意义。现代战争环境也对炮控系统的反应时间、抗干扰性有着更严峻的要求，面对这一问题，本文以某步兵侦察车车载炮研制为背景，利用粒子群优化算法结合自抗扰控制，探究火炮交流伺服系统的新控制策略。 首先，本文研究对象为某全电式步兵侦察车车载炮搭载的交流稳定系统，介绍了车载武器炮控系统的各部分组成与工作原理。建立了车载武器炮控系统的数学模型，设计了以经典控制理论为基础的炮控系统各环节传递函数。根据炮控系统的性能要求和战车在行进工作时的特殊条件，分析了炮控系统工作环境中存在的非线性因素，并分析了作用机理及其对炮控系统的不利影响。 然后，根据前述章节分析，由于系统内非线性影响的存在，炮控系统难以在传统控制下达到令人满意的效果。本文利用自抗扰控制理论探索车载武器的新控制策略，搭建控制器内扩张状态观测器对被控对象进行实时估计，通过估计值对控制系统进行实时反馈与补偿。之后通过仿真验证，模拟战车行进工作路面激励条件，结果验证了该算法有较强的抗外界干扰能力，相比经典控制在车载武器工作条件下有更好的表现，验证了新控制策略的基础有效性。 自抗扰控制环节中，控制器内参数较多，且需要在不同的系统状态下调整各参数取值。为解决此问题，将粒子群优化算法与自抗扰控制策略相结合。针对粒子群优化算法易早熟收敛，并且算法迭代后期越容易发生早熟收敛，在标准粒子群优化算法的基础上，引入算法权重因子。仿真结果表明优化后新控制策略再次改善系统的控制性能，证明控制策略作用结果优于传统串级PID控制效果。 最后，本文搭建某侦察车车载武器稳定系统半实物仿真平台。在半实物平台中进行经典控制理论与新控制策略的实验并比较。结果证明基于粒子群优化算法的自抗扰控制效果优于经典控制理论，明显改善了车载武器工作条件下外部干扰对武器位置稳定的影响。
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