Abstract
在１９６０年代以前，裝甲戰車等武器系統皆要在停止狀態下，才能準確瞄準命中目標，這樣很容易遭受敵人攻擊，喪失機動力。本文主要在設計火炮系統的穩定器，使裝甲戰車等武器系統的砲管不受地面地形干擾，保持在空間的固定方向，能在行進間準確命中目標。為維持砲管空間的方向不變，必須提供砲管俯仰（Elevation）和方位（Azimuth）兩方向的補償，因此在砲管上裝置，液壓缸，使砲管能作俯仰方向運動，在砲塔上裝置液壓馬達，提供砲管方位方向的旋轉，只要能成功的控制這個制動器，就能達到良好的穩定效果。本文利用四個速率陀螺儀（Rate Gyro ），量測絕對的角速度，做為前授（Feedforward）和回授（Feedback ）的訊號，只要能足夠快的使砲管角速度維持為零,則砲管空間方向就能維持不變。本文從最基本的系統分析著手，做穩定器的設計與模擬。首先建立數學模式，然後針對系統做控制器的設計，在控制器設計中，提出兩種不同的控制方法，一種是利用古典的控制理論，加上前授和回授的補償。由於液壓系統非線性現象非常嚴重，將在工作點處線性化，導出線性的數學模式，做為設計的依據。另一種是時間最佳化（Tim-e Optimal）控制，在此針對液壓系統的非線性現象，推導出一雙線性（Bilinear ）模式來近似，利用畔契阿根的最小化原理（Pontryagin's Minimum Principle）導出切換線（ Switching curve）。最後利用數位計算幾做不同路況和穩定器的模擬，比較兩者的優劣。從中可以看出，兩個穩定器皆能達到良好的效果，時間最佳化的穩定器具有精度高，反應快的優點，而古典方法設計的穩定器有反應平順，製做容易的好處，因此只有從實際需求來選擇應用了。