弹药飞行环境磁场模拟与控制技术研究

发布时间：2023-02-20 20:10

　　地磁导航技术在制导弹药中应用已成为一种趋势,为了实现精确的打击在常规弹药的基础上发展了弹道修正技术。本文针对磁场模拟控制系统设计一套磁场模拟控制器的半实物仿真系统,通过反馈到上位机GUI界面来验证磁场模拟控制器的可行性。磁场模拟控制器的半实物仿真系统提供动态地磁场环境,重现弹药在飞行过程中的磁场模拟控制器感应地磁场的变化。本文主要围绕基于DSP的磁场模拟控制器来展开,在弹药飞行轨迹的数据解算、地磁场模型、控制器的硬件和软件设计等方面做出了分析与研究。首先,对几个常用坐标系及坐标系之间的相互转换做了分析,通过分析作用在弹药飞行上的力和力矩以及运动学方程,建立了Simulink的仿真模型,可以用来产生地磁模拟的数据。其次,对地磁场的特性进行了描述,并建立了地磁场的数学模型。分析了弹上的地磁分量,同时对磁传感器的类型进行简单的介绍,建立了弹体下的地磁场强度测量的仿真模型。之后,基于Matlab/GUI设计了磁场模拟软件,提供了一个简捷、直观的可视化界面来显示磁场数据。再次,基于DSP设计了一个磁场模拟的控制器,硬件部分包括:PWM波形、电源驱动、电流采样电路、过流检测电路设计、故障检测以及A...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 课题研究目的和意义
    1.3 地磁导航的军事需求以及国内外研究现状
    1.4 本文研究内容和论文的结构
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 论文结构
2 弹药飞行的数学模型
    2.1 引言
    2.2 几个常用坐标系定义及转换
        2.2.1 常用坐标系的定义
        2.2.2 坐标系之间的转换
    2.3 作用在弹药飞行上的力和力矩
    2.4 弹药的运动学方程组
        2.4.1 弹药质心运动方程组
        2.4.2 弹药绕质心转动的动力学方程组和运动学方程组
        2.4.3 几何关系式
        2.4.4 弹丸姿态运动学方程
        2.4.5 6D弹道运动方程组
        2.4.6 仿真模型的建立
    2.5 本章小节
3 弹药飞行的环境磁场模拟分析
    3.1 引言
    3.2 地磁场的特性以及其描述
        3.2.1 地磁场的特性分析
        3.2.2 地磁场的描述
    3.3 地磁场的数学模型
        3.3.1 国际地磁参考场
        3.3.2 地磁测量传感器
    3.4 弹上的地磁分量和磁传感器所测得的磁场数据
        3.4.1 弹上的地磁分量
        3.4.2 弹体下的地磁场强度测量仿真模型
    3.5 本章小结
4 磁场模拟软件的设计
    4.1 引言
    4.2 基于GUI设计的磁场模拟软件的总体设计
    4.3 初始参数输入模块
    4.4 磁场计算模块
    4.5 磁场输出模块
    4.6 本章小结
5 基于DSP的旋转磁场的控制器
    5.1 引言
    5.2 基于DSP的旋转磁场控制系统的硬件设计
        5.2.1 电源驱动模块和PWM调制的设计
        5.2.2 霍尔电流传感器的电路
        5.2.3 过流检测电路设计
        5.2.4 故障检测和电路保护的设计
        5.2.5 基于TMS320F28335的AD校正设计
        5.2.6 温度检测电路的设计
        5.2.7 通讯模块的设计
    5.3 基于DSP的磁场控制器的软件设计
        5.3.1 AD采样子部分
        5.3.2 中断信号的设计
        5.3.3 时钟部分
        5.3.4 保护中断部分
    5.4 本章小结
6 磁场模拟控制器合理性验证
    6.1 引言
    6.2 实验方案设计
    6.3 实验的设备
        6.3.1 磁屏蔽筒的选择
        6.3.2 磁场发生器
    6.4 实验验证步骤和数据分析
        6.4.1 实验步骤
        6.4.2 数据分析
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3747236