鱼雷自动控制系统第二版教学设计 (2)
鱼雷自导信号与信息处理课程设计
鱼雷自导信号与信息处理课程设计一、课程设计背景与意义随着现代军事技术的发展，鱼雷作为一种重要的水下攻击武器，被广泛应用于海军中。
鱼雷的自导系统是鱼雷攻击的关键，而鱼雷自导信号和信息处理是实现自导系统的核心技术。
因此，对于鱼雷自导信号和信息处理的研究与实践具有重要的现实意义和远景应用。
本课程设计的目的是基于鱼雷自导信号的原理和特点，通过对鱼雷自导信号的分析和处理，实现对鱼雷目标的描述、跟踪和攻击，进而深入探讨鱼雷自导技术的应用和发展。
二、课程设计内容1. 鱼雷自导信号的特点和分析通过对鱼雷自导信号的理论分析和仿真实验，了解其发射特点、传播过程、接收机制等。
并讨论如何通过自检、预处理等方式，对鱼雷自导信号进行有效地捕获、处理和提取，以实现对鱼雷攻击目标的跟踪、描述和识别。
2. 鱼雷自导信息处理的优化和实现根据鱼雷自导信号的特点和需求，建立合适的信息处理模型和方法，包括信号预处理、信噪比分析、跟踪算法、目标识别算法等。
通过MATLAB等编程软件，模拟和实现鱼雷自导信息处理的优化和提高。
3. 鱼雷攻击的实现与仿真基于鱼雷自导信息处理的结果，实现对鱼雷目标的准确定位和实时追踪，并探讨如何应用鱼雷自导技术进行攻击。
通过搭建虚拟仿真环境，模拟鱼雷攻击过程，验证鱼雷自导技术的可行性和效果。
三、课程设计目标与评估标准1. 课程设计目标•理解鱼雷自导信号的特点和传播原理•掌握鱼雷自导信号的捕获、分析和提取技术•建立鱼雷自导信号的信号处理模型和方法•掌握目标跟踪和识别的算法和实现技术•实现鱼雷攻击的模拟仿真和效果展示2. 课程设计评估标准•课程设计报告的完整性和规范性•课程设计方案的创新性和可行性•鱼雷自导信号分析和处理的精度和效率•鱼雷攻击的模拟仿真的准确性和真实性•实验结果的科学性和可重复性四、课程设计阶段和时间安排1. 阶段一：题目确定（1周）确定课程设计题目，并初步了解鱼雷自导信号与信息处理的基本概念和技术。
自动控制系统第二版课后答案
自动控制系统第二版课后答案第一章答案1.什么是自动控制系统？–自动控制系统是由输入部分、输出部分和控制部分组成的一种系统。
输入部分接受所要控制的对象的相关信息，输出部分根据输入信息和控制部分的指令对控制对象进行控制。
2.简述自动控制系统的几个重要特点。
–自动控制系统具有稳定性、准确性、快速性和适应性等特点。
稳定性指系统的输出变化幅度有限；准确性指输出与期望值接近；快速性指系统的动态响应能快速完成任务；适应性指系统能够对不同工况及扰动具有一定的抵抗能力。
3.什么是反馈控制系统？–反馈控制系统是一种通过对系统输出与期望值的比较，根据比较结果进行调节，实现系统稳定工作的方式。
它通过将输出信号进行反馈，与输入信号相结合，再经过控制部分的处理，对控制对象进行操作。
4.自动控制系统的主要组成部分有哪些？–自动控制系统主要由控制对象、执行部件、传感器、执行器、控制器和外部输入信号等组成。
控制对象是自动控制系统需要对其进行控制的对象；执行部件是实现控制器指令的机械或电子装置；传感器负责将控制对象的信息转换为电信号；执行器是根据控制器的指令对控制对象进行操作的装置；控制器主要是根据输入信号和控制算法产生输出指令的部分；外部输入信号是指系统工作过程中输入的干扰。
5.解释控制过程中的负反馈作用。
–控制过程中的负反馈作用主要是通过比较控制系统的输出信号与期望值，将比较结果作为参考，对控制器进行调节，使输出信号逼近期望值，从而实现控制对象的稳定工作。
6.什么是开环控制系统？–开环控制系统是一种只根据输入信号进行控制的系统，无法通过对输出信号进行反馈来调节控制过程的系统。
第二章答案1.什么是传递函数？–传递函数是描述系统输入与输出之间关系的数学模型。
它是系统输出和输入的比值，通常用符号G(s)表示。
2.传递函数有哪些常见形式？–传递函数的常见形式有分式形式、差分形式和积分形式等。
3.简述串联结构和并联结构。
–串联结构是将多个系统按照输入—输出依次链接起来，形成一个整体的控制系统。
航空反潜鱼雷自动检测系统的设计
由于检 测 系统检 测 主要 测试 鱼 雷 的工 作性 能 ，所 集 ，结构 复 杂，对 相 应 的检 测提 出 了更 高 的要求 。然 以鱼雷 各 检 测 节 点 的 信 号 必 须 在 鱼 雷 工 作 状 态 下 获 而 ，现 有 的检测 设备 存 在 以下不 足 ： （ ） 自动化 程 度 取 。该 系统 实 质上 是在 鱼雷 海上 试验 的一 个物 理 仿 真 １ 低 ，检 测 时间过 长 且劳动 强 度大 ；（ ）专 用 强 ，扩 展 条 件 下检 测的 。主控 计 算机 发 出各 种指 令 ， 各被 控部 ２ 能 力差 ，检测 设备 多 ；（ ）故 障判别 和 定 位过 分 地 依 分 向 鱼雷提 供 相 应 的 电压 信 号 ，使 鱼 雷 处 于 “ ３ 航行 ” 赖 于检测 人 员的经 验 ；（ ）检测 结 果难 以反 映 系统 的 中。 采集 电路 采样 鱼雷 各测试 节 点 信号 ，送 主控 计算 ４ 工 作状态 。 国外 鱼雷 生产 发达 国家均 采用 了 先进 的 鱼 机 检 测，并 将 所有 的检 测结 果送 打 印机打 印输 出。
维普资讯
计 算 机 测 量 与 控 制 ． ０ ２． ０ ９ ２ ０ １（ ）
・
６ ０４ ・
Ｃｏ ｐ ｅ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｍ ｕｔｒ ａ ｕ ｅ ｎｔ ＆
Ｃｏ ｒ ｎｔｏｌ
文 章 编 号 ：６ １ ５ ８ ２ ０ ）９—００ ０ １７ —４ ９ （ ０２ ０ ６ ４— ２
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｈ ｕ ｔｏ ｎ ｉｎｃｐｅ ｏ ｖａ ｉｎ ａ ｔｓ ｂｍａ ｉ ｅ ｔ ｒ ｅ ｏ ａ ｏ ａ ｉ ｅ ｔｓ ｓｅ ｉ ｎｔｏ ｃ ｄ． Ａｎｄ ｔ ｏｌｃ ｓｒ ｃ ： ｅ ｆ ｎｃｉ ｎ ａ ｄ ｐｒ ｉ ｌ ｆａ ｉｔｏ ｎ ｉｕ ｒｎ ｏ ｐ ｄ ｕｔｍ ｔｃ ｔｓ ｙ ｔ ｍ ｓｉ ｒｄｕ ｅ ｈｅｃ ｌ — ｅ ｔｖ ｔ ｒｍ ｅ ｏ ｙ ｔｍ ｓ ｄ ｏ ｃ ｍ ｐｕ ｅ ｃ ｎｔｏ ， ｅ ｐｈ ｔｃ ｌ ｈｅ ｈａ ｄｗａ ｅ ｃ ｎ ｔｔ ｉ ｎ ａ ｄ ￣ ｆ ｗａ ｅ ｄｅｉ ｎ ｍ ｅ ｈｏ ａ ｅ ｄｅ ｉｉｙ ｆａ ｆｓ ｓｅ ｂａ ｅ ｎ ｏ ｔｒ ｏ ｒｌ ｍ ａ ｉａｌ ｔ ｒ ｙ ｒ ｏ ｓ ｉｕｔｏ ｎ ｔ ｒ ｓｇ ｔ ｄ ｒ — ｓ ｒｂｅ ｃ ｉ ｄ． Ｆｉ ｌｙ， ｓ ｓ ｅ ｄ ｓｇ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｓｄｉｃ ｓ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ． Ｔ ｈ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｈ ｗｓ ｔ ｔｔ ｖ ａ ｉｎ ａ ｉ ｎａｌ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉｎ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔｃ ｉ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅ ａｌ ｉ ｅ ａ ｐｌ ｔｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｓ ｏ ｈａ ｈｅａ ｉ ｔｏ ｎｔ— ｃ ｓ ｂｍ ａ ｎｅ ｔｒ ｄ ｕｔｍ ａ ｉ ｅ ｔｓ ｓｅ ｓｏｆｈｉ ｅ ｉｂｉ ｔ ｕ ｉ ｒ ｏ ｐｅ ｏ ａ ｏ ｔｃ ｔｓ ｙ ｔｍ ｉ ｇｈ ｒ ｌａ ｌ ｙ， ｗｅｌｒａ — ｔｍ ｅ ａ ｇ ｎｔ ｌｇｅ ． ｉ ｌ ｅ ｌ ｉ ｎｄ ｈｉｈ ｉ ｅｌ ｎｔ ｉ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ａ ｉ ｔｏ ｎｔｓ ｂ ａ ｉ ｏｒ ｅ ｏ； ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｅ ｔ ｈａ ｄ ｒ ｏ ｓ ｉｕ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｖ ａ ｉｎ ａ ｉｕ ｍ ｒｎｅ ｔ ｐ ｄ ｕ ｏ ｔｃ ｔｓ ； ｒ ｗａ ｅｃ ｎ ｔｔ ｔｏｎ； ￣ ｆｗａ ｅｄｅ ｉｎ ｔ ｒ ｓｇ
第九章现代控制理论在鱼雷上的应用PPT课件
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0 1
(a2 k3)
0
0
(an1
kn
)
对应的闭环系统的特征方程为
D ( s ) s n ( a n 1 k n ) s n 1 ( a 1 k 2 ) s ( a 0 k 1 )
将普通状态方程变换为可控标准型的方法
SISO被控系统可以用状态状态方程来描述
X AX bU
Y
CX
对应系统的传递函数
G(s)bns1snn 1an b1nsn2s1n 2a 0b0
设Q矩阵为非奇异矩阵 P Q1 ，设 X(t)PX(t) 则
X(t)P1X(t)
将此式代入上面的状态方程得
P1X AP1X bU Y CP1X
即可求出反馈增益矩阵Ｋ。 用状态反馈实现极点配置的步骤如下：
(1)根据系统的性能指标，确定期望的闭环控制 系统的特征方程
D * ( s ) s n a n * 1 s n 1 a 1 * s a 0 *
(2)原控制系统的特征方程 D (s ) s n a n 1 s n 1 a 1 s a 0
(3)求可控标准型下的反馈增益矩阵
K a 0 * a 0a 1 * a a n * a n 1
(4)求Q
Q q 1 q 2 q n
鱼雷自动控制系统试卷及答案
鱼雷自动控制系统试卷1一、概念题（每小题5分；共30） 1、鱼雷弹道的袋形深度 2、小扰动线性化 3、自由角 4、横舵管制 5、半实物仿真实验 6、捷联式惯导系统二、简答题（每小题6分，共30分）1、对没有横滚控制的鱼雷，试述鱼雷总统设计时重心侧移和重心下移的作用。
2、为了减小回旋横滚，往往将直鳍舵设计成什么样子？解释这种设计对回旋横滚的作用。
3、绘制鱼雷自动控制系统原理框图。
4、铰链力矩指什么？有什么作用？5、简述回旋运动对深度误差的影响。
三、控制系统的状态方程为（20分）⎪⎩⎪⎨⎧=+=•CXY bUAX X 其中，⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=1210061000A ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=001b ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=321x x x X []001=C试用极点配置方法，确定反馈增益矩阵[]321k k k K =，使闭环系统的特征值为2*1-=λ，j +-=1*2λ，j --=1*3λ 四、鱼雷横滚控制系统如下图所示：（20分）图中，鱼雷横滚控制系统的开环传递函数为])[()1()(0441212001v A s J s s k v A k s G mx x mx ωδδλ+++= 试用渐近稳定频域判据,求该非线性系统的渐近稳定条件。
答案一、概念题（每小题5分；共30）1、答：指鱼雷发射后的航行过程中跳离水面的现象。
一般是不允许鱼雷跳水的，因为跳水不仅破坏了鱼雷的隐蔽性，而且也会影响某些部件工作可靠性。
2、在小扰动条件下，在“工作点”附近略去高阶小量，将物理过程的非线性关系简化为线性关系。
3、自由角指为了使鱼雷在设定深度上航行，必须保持平衡，可在鱼雷发射之前预先将横舵转动一个角度，这个预先设定的横舵角习惯上称为自由角。
4、管制指在鱼雷初始航行阶段，将横舵锁定在某一范围或一定的角度上。
5、所谓半实物仿真，就是将系统的一部分用实际装置，另一部分用数学模型在计算机省运行，并用适当的实验设备将实际装置于计算机连接起来。
鱼雷自动控制
一 1、鱼雷自动控制系统的发展过程及趋势鱼雷控制系统的发展过程：机械------气动式：惯性深控装置，靠水压板和摆锤的机械运动操纵舵面偏转电子式鱼雷深度控制系统：电深控装置（自动驾驶仪），通过电信号的处理输出操舵信号 计算机控制系统：计算机采集敏感元件输出的模拟、数字信号，计算后输出操舵信号趋势在高性能计算机、惯性导航系统、智能自导系统、现代控制理论等技术的支持下，鱼雷自动控制系将向着信息化、综合化、智能化、高精度方向发展。
2、鱼雷控制系统的组成与基本原理一般的自动控制系统由被控对象、传感器（敏感元件）、控制器、执行机构组成鱼雷自动控制系统主要由自动控制装置（自动驾驶仪）和被控对象（鱼雷）组成（放大） （舵机） 运动参数设定/导引指令------信息处理器-------伺服机构--------舵面----------雷体------。
------。
。
敏感元件。
工作原理：敏感元件测量鱼雷的实际运动参数，并输出相应信号同运动参数的设定值比较，但鱼雷偏离基本的战术基准弹道时，即产生偏差信号，经信息处理器综合放大后，成为符合控制规律的信号，操纵伺服机构（称为舵机），使舵面产生相应偏转。
当鱼雷到达战术要求的航行状态时，控制信号为零，舵面回到平衡状态，鱼雷按所要求的弹道航行。
二、1、鱼雷的姿态角（欧拉角）βαϕψθ侧滑角、流体动力角、攻角倾斜角弹道偏角弹道倾角向、鱼雷重心的瞬时运动方横滚角偏航角俯仰角32ΦψΘ2.此式说明鱼雷流体动力和力矩由以下几个部分组成（1）第一项R0(v)和M0(v)表示当w=v 点=w 点=0时，由瞬时速度v 所引起的流体动力和力矩，称为定常平移力或位置力。
这一项是流体动力和力矩的主要部分。
（2）第二项是由瞬时角速度w 所引起的附加流体动力和力矩称为定常旋转力或阻尼力这一部分流体动力和力矩是瞬时角速度w 的线性函数。
（3）第三项和第四项是由瞬时加速度v 点和瞬时角加速度w 点所引起的附加流体动力和力矩，称为非定常力或惯性力。
火箭助飞鱼雷程序弹道自适应控制系统设计
引 言
在 诸 多 的反潜 武器 中 ， 火箭 助 飞 鱼雷具 有 速 度 高、 射程 远 、 反应 快等 优点 。但 其在空 中段 飞行过程
中 ， 些 参 数 会 发 生 变 化 ， 如 ， 料 的 消 耗 和 级 间 某 例 燃 分 离 使 质 量 、 心 发 生 变化 ， 种 动 力 学 参 数 随 飞 行 质 各
摘
要 ： 对 火 箭 助 飞 鱼 雷 空 中段 飞行 过 程 中 随 机 干 扰 大 、 力 学 参 数 变 化 剧 烈 等 特 点 ， 自适 应 控 制 方 法 引入 火 箭 助 针 动 将
飞鱼 雷 空 中段 控 系 统 ， 根 据 Ｎ ｒｎ ｒ 提 出 的 只利 用 系 统 输 入 输 出量 的 模 型 参考 自适 应 控 制 理 论 设 计 了 其 自适应 控 制规 并 ａｅｄ ａ 律 ， 真结 果 证 明该 控 制 系 统 能 够克 服 动 力 学 特 性 的 变 化并 有 较 高 的制 导 精 度 及 较 强 的 抗 干 扰能 力 。 仿
火 箭 助 飞 鱼 雷 程 序 弹 道 自适 应 控 制 系 统 设 计
陈 法扬 康凤 举 赵 晓冬 关 宇。 ， ， ，
（． 北 工 业 大 学 航 海 学 院 ， 安 １西 西 ７ ０ ７ ， ． 军驻 上 海 地 区航 天 系 统 军 事 代 表 室 ， 海 １ ０２ ２ 海 上 ２ ０３ ） ０ ２ ３
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整理
第一章1 鱼雷：是一种自动推进并按预定的航向和深度航行，自动导向目标且在命中目标时能自动爆炸的水中兵器。
2 鱼雷武器的特点：鱼雷武器的进攻性强、鱼雷武器的隐蔽性好、鱼雷武器的破坏威力大、鱼雷武器战斗使用广泛3 鱼雷的种类繁多，试按照动力装置、直径、制导方式对其分类。
按动力装置分为：热动力鱼雷和电动力鱼雷按直径分为：重型鱼雷（直径为533mm或大于533mm）和轻型鱼雷(直径为324mm或小于324mm)，重型鱼雷的装药量一般在200kg以上，可用于睡眠舰艇获潜艇；轻型鱼雷的装药量一般小于100kg，主要用于反潜。
按制导方式分为：直航鱼雷、自导鱼雷、线导鱼雷等按攻击对象分为：反舰鱼雷、反潜鱼雷按运载工具分为：舰用、潜用、空投、火箭助飞鱼雷4 鱼雷的基本系统包括：战斗部、动力推进系统、制导系统、总体结构等。
各部分的作用：总体结构：把各个部分进行合理布置和联接，以组成鱼雷整体，并使其具有良好的总体性能战雷段：对目标起直接破坏作用动力推进系统：决定鱼雷的航程和速度制导系统：导引和控制鱼雷能准确地命中目标，可分为三种基本类型：自控系统、自导系统、线导系统5简述鱼雷在海战中的作用1）是反潜的主要武器由于潜艇战斗性能的改进和它在海上战斗行动中作用的增大，反潜战成为各国海军非常突出的问题，将是一项极为艰巨的任务。
2）用于攻击水面战舰及反航母航母和大中型水面舰艇及编队具有较强的对空，对海防御能力，采用潜艇携带鱼雷隐蔽攻击，远距离突袭是反航母及打击大中型水面舰艇的有效方法和战术。
3）破坏海上运输航线潜艇具有较长时间的海上独立活动能力，携带鱼雷武器，能在水下隐蔽，突然准确地给予运输船只以威力巨大的打击。
航空兵也可在远距离外用鱼雷快速突击。
4）袭击水下设施鱼雷可以用来破坏敌人的港口、码头、船坞、水闸和其他水下工程，以及各种水下障碍，有使用方便、破坏效果彻底等特点。
6 鱼雷已经历经了一个多世纪的发展，请对第一枚鱼雷、第一枚热动力雷、第一枚电动力雷和第一枚声自导雷的诞生做一介绍。
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鱼雷自动控制系统第二版教学设计
1. 前言
鱼雷自动控制系统是一种复杂的控制系统，具有广泛的应用领域，例如水下探测、海洋资源调查、钻井平台和潜水器等领域。
本教学设计旨在介绍鱼雷自动控制系统的第二版，涵盖了硬件和软件两个方面的内容。
2. 教学目标
本教学设计旨在帮助学生了解鱼雷自动控制系统的原理和应用，掌握其设计和实现方法，具备自主研发和应用鱼雷自动控制系统的能力。
具体目标包括：
•了解鱼雷自动控制系统的原理和应用；
•掌握鱼雷自动控制系统的硬件和软件设计方法；
•熟悉鱼雷自动控制系统的实现过程；
•具备自主研发和应用鱼雷自动控制系统的能力。
3. 教学内容
3.1 系统框图和原理图
系统框图和原理图是鱼雷自动控制系统设计的基础，本部分将详细介绍鱼雷自动控制系统的系统框图和原理图。
3.2 硬件设计
硬件设计是鱼雷自动控制系统的关键，本部分将详细介绍鱼雷自动控制系统硬件设计的流程和方法，包括传感器选择和接口设计等。
3.3 软件设计
软件设计是鱼雷自动控制系统的核心，本部分将详细介绍鱼雷自动控制系统软件设计的流程和方法，包括系统架构和程序设计等。
3.4 系统实现
系统实现是鱼雷自动控制系统的最终目的，本部分将介绍鱼雷自动控制系统实现的步骤和方法，包括系统调试和测试等。
4. 教学方法
本教学设计采用“理论讲解 + 实践操作”教学方法，具体实施方案如下：•第一周：系统框图和原理图的讲解和绘制；
•第二周：传感器选择和接口设计的讲解和实践；
•第三周：系统架构和程序设计的讲解和实践；
•第四周：系统调试和测试。
5. 教学评价
教学评价是教学工作的重要环节，本教学设计采用综合评价的方法，包括知识测试、实验报告、课堂表现和项目成果等，其中项目成果将作为最终评价指标。
6. 结语
鱼雷自动控制系统是一种复杂的控制系统，本教学设计旨在帮助学生掌握鱼雷自动控制系统的设计和实现方法，具备自主研发和应用的能力，为学生的技术培养和就业发展提供支持。