1、引言

從近十年戰(zhàn)爭來看，精確制導武器的威力和打擊精度不斷提高，且在戰(zhàn)爭中得到愈來愈廣泛的應用。各軍事大國一方面加大力度研發(fā)高精度、摧毀力更強的制導武器。另一方面為現(xiàn)有的非智能彈增裝制導系統(tǒng)來提高其作戰(zhàn)效能，所以大力發(fā)展制導武器是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的趨勢。

制導系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，而飛行控制系統(tǒng)是眾多子系統(tǒng)之一，其可靠性和穩(wěn)定性直接關系到制導系統(tǒng)能否正常工作。針對非智能彈增裝制導系統(tǒng)的項目，設計了飛行控制計算機，并對其接口進行靜態(tài)仿真。

2、飛行控制計算機工作原理

通過偵察手段或電子地圖，測量出目標點的坐標。飛機上的火控計算機根據(jù)目標點的信息計算出可攻擊區(qū)，并計算出投彈點區(qū)域距離目標點之間的彈道簇表，把該彈道簇表下傳至飛行控制計算機。

飛機起飛后，按照預先設定的方案飛至投彈區(qū)域，啟動彈載導航計算機和GPS組合導航儀進行初始化對準和標定，并輸出開關量，啟動熱電池。

投彈后，鉆地彈進入自由飛行區(qū)。此時彈載導航計算機根據(jù)慣導系統(tǒng)和GPS信息，實時計算出鉆地彈的位置和姿態(tài)，傳至飛行控制計算機。飛機控制計算機根據(jù)自由飛行初始階段的參數(shù)在彈道簇表中選擇一條方案彈道，飛機控制計算機將其與真實彈道、姿態(tài)進行比對，計算出控制律。根據(jù)控制律調整方向舵，使得炸彈沿方案彈道飛行。圖l給出飛行控制計算機的工作原理。

3、飛行控制計算機硬件設計

飛行控制計算機的硬件設計主要包括：外圍接口設計、存儲器、開關量、電源、CPU、D／A轉換、A／D轉換等部分。因為彈載計算機要求具備運算速度快，外圍接口豐富，功耗低等特點，而TI公司設計的TMS320F2812型DSP廣泛用于系統(tǒng)控制，且能較好地適用于飛行控制計算機的設計，所以該系統(tǒng)設計采用TMS320F2812作為控制計算機的CPU。圖2給出彈載控制計算機的系統(tǒng)框圖。

4、飛行控制計算機軟件設計

飛機控制計算機的運行程序采用C語言編寫。在編寫該程序過程中，應充分考慮程序的可靠性。尤其是在編寫通信程序時，采用環(huán)形緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲方式，既可提高硬件存儲器的利用效率，也可提高數(shù)據(jù)快速檢索、糾錯的能力。在連接其他設備的過程中，飛機控制計算機的程序運行比較穩(wěn)定，能夠達到系統(tǒng)設計的要求。另外，采用結合看門狗電路的設計、查詢和中斷方式進行編程的方法也可以成為提高程序可靠性的重要手段。

主程序中設置了DSP程序的入口和運行框架，在主程序中通過調用初始化設置程序進行硬件設置，通過判斷串口緩沖區(qū)的狀態(tài)進行數(shù)據(jù)解析，通過查詢狀態(tài)寄存器進行數(shù)據(jù)計算和流程控制。圖3給出飛行控制計算機的主程序流程圖。

5 、飛行控制計算機接口仿真及設計指標

飛機控制計算機的軟硬件設計完成后，要想調試飛機控制計算機，必須與導航計算機、火控計算機、D／A輸出板連接，接收并處理控制計算機外圍的設備數(shù)據(jù)。但在靜態(tài)環(huán)境下，導航計算機無法輸出彈體高速飛行時的姿態(tài)信息和位置信息（主要是GPS數(shù)據(jù)）。所以只能設想編一個程序，利用數(shù)字仿真的方法實現(xiàn)電路的調試及系統(tǒng)的聯(lián)調。該程序既要能實現(xiàn)與導航計算機、火控計算機、D／A輸出板和控制計算機接口的鏈接功能，又要能給控制計算機提供用于仿真的方案彈道和真實彈道，并且具有良好的人機界面，使其能夠實時觀測各點的仿真結果。

通過計算鉆地彈的運動學方程，并將其保存于一個dandao．txt的文件可得到方案彈道。實際彈道是在方案彈道的基礎上疊加一個誤差信號e（k），將其存于彈道txt文件中。所以方案彈道與實際彈道的差值即是誤差信號e（k）。該信號是人為控制的，所以在計算控制律時，一個已知的輸入信號必然有一個確定的輸出，這樣選取的目的就是便于檢驗計算控制律的準確性。

該程序偏重于利用控制計算機以外的設備接口仿真和校驗控制計算機的設計功能，檢驗它與系統(tǒng)連接的可靠性。利用仿真計算機的兩個串行口分別仿真火控計算機、導航計算機與控制計算機相連的接口，并按照數(shù)據(jù)協(xié)議給飛機控制計算機傳送彈體飛行時的仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算控制變量，并實時顯示解算結果。該程序經(jīng)過編譯，并與控制計算機聯(lián)調，能夠較好地仿真控制計算機的外部接口和設備性能。圖4給出其仿真界面。

經(jīng)過多次仿真和測定，系統(tǒng)接口和功能已基本滿足彈載控制計算機的技術要求，且達到以下性能指標：①控制變量精度為0．01°；②單點控制律的輸出時間小于1 ms；③彈道裝訂的時間為5 s／1 000點；④彈道裝訂容量為256 000點；⑤功耗小于8 W。

6 、結語

為了滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的軍事需要，著重研究某航彈控制計算機的設計原理，并對系統(tǒng)的電路特性進行仿真，使得模擬鉆地航彈的飛行控制原理有了一個可操控的實現(xiàn)平臺。實踐證明，該設計方法具有通用性，且系統(tǒng)工作可靠，能夠有效地仿真彈載計算機的功能，并能方便地檢驗彈載計算機的工作狀態(tài)。

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