鱼雷自动控制系统设计

L(dB)
20
20dB / dec
2.86
6.37
9.35 10
20

0 0.1
0.68
1
c
40dB / dec
h(dB)
20
20dB / dec 40dB / dec 60dB / dec
（度）
0

90o
（度） c
ห้องสมุดไป่ตู้180o
270o
图8.9 雷体航向运动简化传递函数bode图
6.鱼雷横滚控制系统的设计。
§8-2 鱼雷自动控制系统设计的一般步骤



根据设计任务书，确定控制系统的性能指标 选择系统方案、设计控制规律 确定所采用的技术 软硬件与结构设计 硬件的工程实现 仿真实验 海上航行试验
§8-3 鱼雷自动控制系统设计的基本问题

稳定问题
（1）稳定雷体轴在空间的角位置或角速度 （2）改善雷体角运动的阻尼特性 （3）稳定鱼雷的静态传递系数及动态特性 （4）保证鱼雷质心运动的稳定性
跟踪问题
§8-4 鱼雷横滚控制系统的设计
一、性能要求
鱼雷横滚控制系统的一般要求： 幅值稳定裕度： L>6dB 相角稳定裕度： 40 （阻尼系数：
60
）
0.6
二、雷体横滚特性
G (s)= K s(T s+1) 1.67 s(0.14s 1)
Amx v0 J x1 44 式中， K ， T Amx Amx v0
g ( s)
E (s) GC ( s) n0 k ( s 1) s(T3s 1)(T4 s 1)(T s 1)
T ( s)
-
图8.8 鱼雷航向控制系统结构图
n0 1.09， T3 1.48 ， T4 0.107， k 1.31， 0.35， 其中，
T 0.05 。 1 1 1 1 z1 2.86 p1 0.68 p2 9.35 p3 20 T ， T3 ， T4 ，
二、鱼雷航向控制系统控制器的参数选择
1．按典型的Ⅰ型系统设计（要求 0.707 ）
（1）首先将雷体传递函数按高频小惯性环节进行简化 处理（如图8.9所示）
2 1 4 4 2 2
65o
2．按典型的Ⅱ型系统设计控制器参数
首先将雷体传递函数按低频大惯性环节和高频小 惯性环节进行简化处理：
1.43(0.35s 1) 1.43(0.35s 1) G ( s) s(1.48s 1)(0.107 s 1)(0.05s 1) s(1.48s 1)(0.157 s 1) n0 k ( s 1) T3 1.43(0.35s 1) 13.18(0.35s 1) 2 ' 2 2 1.48s (0.157 s 1) s (T4 s 1) s (0.157 s 1)
G (s)=Gc (s)G ( s)=
K K p s(T s+1)

1.67 K p s(0.14s 1)
K 4.96 s(0.14s 1) s(0.14s 1)
式中， K 1.67, K p 4.96
1 1 0.6, KT 4 2 2 KT 1 1 K 4.96 2 4 T 4 0.36 0.14 K 4.96 Kp 2.97 1.67 1.67
GC (s) k p (Tc1S 1) (Tc 2 s 1) n0 K ( s 1) (Tc1 T3 , Tc 2 )
K p (TC1S 1) n0 K K p K 3.18 G( s ) ' s(T3s 1)(T4 s 1) (TC 2 s 1) s(Ts 1) s(0.157s 1) s(0.157s 1)
典型系统的工程化设计方法，是设计鱼雷控制 系统行之有效的方法，可以达到比较满意的结果。 典型系统的工程化设计方法的基础是典型的Ⅰ 型系统和典型的Ⅱ系统。 1.典型系统的工程设计； 2.非典型系统的典型化； 3.鱼雷航向控制系统的典型化设计； 4.鱼雷深度控制系统的典型化设计； 5.反馈校正及其参数选择；
L(dB) 20 20lg K 13.1 20lg K 4.45
0.1
20dB / dec
c
1

' c
1 7.14 T
10

20
40dB / dec
90o
180
o
(c )
(c' )
§8-5 鱼雷航向控制系统的典型化设计
一、鱼雷航向控制系统结构图
鱼雷航向控制系统结构图如图8.8所示
k 3.18 kp 2.23 n0 k 1.09 1.31
L(dB)
20 20dB / dec
2.86 6.37
0 0.1
1
c
10 40dB / dec

20
（度）
0

90o
180
（度） c
o
图8.10 按典型Ⅰ系统设计的航向控制系统bode图
(C ) arctg
航向典型Ⅰ型系统的频率特性如图8.10所示。 TC1 T3 1.48 ，Tc 2 0.35 1 k n0 k k p ， k n k k (0.5 1) ，因为 0.707 ，
0 p
T4'
1 2 KT
0.5 ，所以 KT 0.5 ， k 0.157 3.18 ，
1.43(0.35s 1) 1.43(0.35s 1) G ( s) s(1.48s 1)(0.107 s 1)(0.05s 1) s(1.48s 1)(0.157 s 1) n0 ( s 1) s(T3 S 1)(T4' s 1)
（2）计控制器参数 一般情况下，将时间常数大的环节抵消掉。
§8-1
概述
第六、第七章中，用经典控制理论分析了鱼雷三通 道自动控制系统，即航向控制系统、横滚控制系统， 深度和纵倾控制系统的动态特性和稳态特性，这种方 法称为分析法。 本章是根据控制系要求的性能指标，用经典控制理 论设计鱼雷的三个通道控制系统。用古典控制理论设 计控制系统的方法称为综合法（又称为试凑法）。这 种方法取决于设计者的理论水平、实际经验等，设计 的控制系统性能不好，进行修正后，再重新进行计算 设计研究，可能要经过多次反复，才能达到比较满意 的结果。