采用超前滞后补偿方案某型鱼雷航向控制系统设计

摘要

鱼雷是一种能在水中自主推进、自动控制和自行引导的水下航行器，具有速度快、航程远、隐蔽性好、命中率高等特点。航向控制系统作为鱼雷的核心部分，在实现精确制导和姿态控制中起着关键性作用，随着计算机软硬件、图形及智能模拟等技术的进步，鱼雷控制系统的计算机辅助分析、设计与仿真已成为工程设计及科学研究不可缺少的组成部分。这些技术充分利用计算机的高速运算和处理能力，进行动态系统的建模、分析、设计和仿真，他不仅可以缩短产品的设计周期，减少设计人员的繁杂劳动，而且能够提高产品质量，降低成本。

本文为鱼雷航向控制系统设计，鱼雷航向控制系统的任务是根据战术指标对鱼雷的各项参数加以控制，使其按所要求的规律进行变化，实现对鱼雷运动的高精度控制。通过利用计算机辅助分析、设计与仿真等技术对鱼雷控制系统进行相关的建模、分析、设计和仿真。根据鱼雷的类型、用途、特点和对控制系统提出的设计指标，初步确定控制规律，组成原理方案图，初步选择系统参数。该方案选取超前控制规律，进行参数计算和选择。通过计算机仿真，分析系统的稳态和动态特性，从而确定出满足设计指标要求的，并在技术上和结构上都有可能实现的系统方案和结构参数。

关键字：鱼雷，航向控制，仿真，超前补偿

ABSTRACT

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KEYWORDS: torpedo,course control, simulation, lead compensation

目录

第一章 前言 …………………………………………………………………………1

1.1 毕业设计课题研究的意义 1

1.2 毕业设计的主要内容及任务分析 2

第二章  鱼雷控制系统概述…………………………………………………………4

2.1 鱼雷及其自动控制系统的发展 4

2.1.1 鱼雷武器的特点和战斗使命 4

2.1.2 国内外鱼雷的发展现状 4

2.2  鱼雷自动控制系统的基本原理与组成 6

2.3  鱼雷自动控制系统的战术技术要求 8

2.3.1 自动控制系统的一般性能指标 8

2.3.2 鱼雷自动控制系统的主要战术技术指标 9

第三章 鱼雷航向控制系统…………………………………………………………13

3.1 鱼雷航向控制系统的组成及原理 13

3.2  鱼雷航向控制系统的动态分析 15

3.2.1 过渡过程 15

3.2.2 过渡过程分析 17

3.2.3 频率特性分析 17

3.3  鱼雷航向控制系统的稳态特性 19

3.3.1 航向控制系统的稳态误差 19

3.3.2 扰动输入的影响 20

第四章  鱼雷控制系统的计算机辅助分析 ………………………………………22

4.1 鱼雷控制系统的稳定性分析 22

4.2 鱼雷控制系统的根轨迹分析 23

4.2.1根轨迹分析的MATLAB实现 23

4.2.2 鱼雷侧向运动的根轨迹分析 23

4.3 鱼雷控制系统的频域响应分析 27

4.3.1 频域响应分析的MATLAB实现 27

4.3.2 鱼雷侧向运动的稳定性分析 29

4.4 鱼雷控制系统的时域响应分析 31

4.4.1 时域响应分析的MATLAB实现 31

4.4.2 鱼雷航向系统的时域响应分析 33

4.4.3 时域响应的Simulink建模分析 34

第五章  鱼雷航向控制系统的设计 ………………………………………………36

5.1 引言 36

5.2 超前控制器 37

第六章 鱼雷航向控制系统设计结论………………………………………………46

6.1毕业设计任务 46

6.2毕业设计结论分析 46

参考文献 ……………………………………………………………………………47

致谢 …………………………………………………………………………………48

毕业设计小结 ………………………………………………………………………49