基于AVR单片机的随动系统位置控制器设计(3)
1944 年世界上第一个随动系统由麻省理工学院成功研制，随着自动控制理论的发展，到 2 0
世纪中期，随动系统的理论和实践均趋于成熟。在近几年新技术的推动下，特别是伴随着微
电子和计算机技术的发展,随动系统应用几乎遍及社会的各个领域 。 在 18 世纪人们发明了两
类机器：机器工具机和机器发动机，来代替人手和体力，开始实现机械化；在上世纪 40 、 5 0
年代即第二次世界大战期间及以后,由于军事和生产上的需要,自动控制技术开始迅速发展 ，本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 3 7 页
发明了第三类机器 —— 机器控制器,来代替人的部分简单的管理工作,形成了自动控制系统 ；
到 50 年代末,自动控制理论已经形成比较完整的理论体系,由于电子计算机技术的飞速发展 ，
在客观上提供了必要的技术手段。随动系统作为自动化系统的一种，其研究和应用已较为广
泛 。 从早期的模拟直流系统,到 80 年代后期的数字交流系统,随动系统大量应用于工业和国
防领域。虽然新的控制结构和控制器不断出现，同时像自适应控制、最优控制、模糊控制、
智能控制、神经网络控制等新算法也不断涌现。从实现手段上看，用单片机、可编程逻辑器
件手段实现的较多，用专门嵌入式控制计算机实现的还不多见。实时控制应用是计算机应用
的一个重要而极富潜力的方面。随着计算机技术的发展，实时计算机系统在工业控制、航空
航天、交通管理、作战指挥控制系统的应用正越来越广泛。嵌入式实时应用是目前国内外蓬
勃发展的方向之一，正被越来越多的研究和应用。由于它与一般计算机系统的差异，其开发
系统与通用软件开发有明显不同，需要高实时性能的操作系统和开发环境。
1.2.2 国内外火炮伺服控制系统研究现状及发展趋势
火炮控制系统,最早用于防空高炮和海军炮 。 60 年代前,57 高炮 、 100 高炮多为由前苏联
引进技术，采用的是反馈控制及带前馈的复合控制方法。 70 年代，由于模拟集成电路技术的
发展，运算放大器开始广泛应用，在海 37 舰炮上率先采用了 PID 串联有源校正的控制方法,并
在随后的海 57 舰炮 、 自行双 37 高炮及 35 牵引高炮中广泛地采用,取得很好的效果 。 应用 PID 和
复合控制校正，可以保持系统稳定、减小稳态误差和抑制可量测扰动，其中，包括低频强扰
动。其缺点是完全实现全补偿条件是非常困难的，通常只进行部分补偿，只能在对系统性能
起主要影响的频段范围内近似实现，将系统误差减小至允许范围内。 80 年代，由于微机技术
的发展和火炮数字化的要求,数字随动系统开始应用,尤其是以单片机 、 DSP 为控制器的数字
随动系统，例如， 25mm 自行高炮应用了三阶无静差 ITAE 最优控制数字随动系统 [4,5]
。
M270 式 227 毫米履带式自行多管火箭炮美军 1983 年投产，并装备于美国陆军 , 自动化程
度高，火炮可自动放列，调平和计算射击诸元，并自行修正，火控系统先进，射击精度高，
机动能力强，其高低采用了阀控缸数字位置伺服系统，方位采用了阀控马达数字位置伺服系
统，技术特点是负载变化小、功率小、外界干扰小 [4]
。
中国人民解放军的火箭炮发展较早，目前，已经形成口径序列较完整的火箭炮家族，特
别是大口径远程火箭炮的技术已达到世界先进水平。但装备水平低，大多还是中小口径的火
箭炮 。 其中,60 年代定型的大多属于轻型火炮,多采用手动操瞄和人力装填 ； 到了 80 年代定