链式自动化弹仓的自适应模糊滑模控制

在自动化弹仓位置控制过程中,弹仓内弹丸数量的变化会导致系统参数产生较大变化,同时还存在链传动啮合冲击和非线性摩擦等扰动因素,为了解决上述问题,提出一种自适应模糊滑模控制策略.采用自适应算法估计系统参数,减小了系统参数变化的影响;采用模糊逻辑代替传统滑模控制的不连续切换控制项,有效地削弱了抖振.仿真结果表明:该控制策略对系统参数变化和外部扰动不敏感,同时具有较高的控制精度.     

基于摩擦补偿的链式弹仓自适应滑模控制

针对链式弹仓精确到位控制中出现抖振与收敛速度慢等问题,提出了一种基于摩擦补偿的自适应非线性滑模控制(ANLSMC)方法。该控制方法引入LuGre动态摩擦模型用于补偿弹仓模型,使得弹仓模型更加贴近于真实工作环境。将传统线性滑模函数改进为非线性滑模函数,与自适应算法相结合,提高了系统鲁棒性,加快收敛速度,有效削减抖振。根据仿真结果表明,提出的摩擦补偿的自适应非线性滑模控制(ANLSMC)方法使弹仓跟踪轨迹误差减小,相比于线性滑模自适应控制方法其有效削减抖振,具有较快的收敛速度。     

基于扩展状态观测器的链式自动弹仓广义预测控制

为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题,设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上,设计了广义预测位置控制器;通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计,利用估计值对广义预测控制器进行了前馈校正,增强了控制器的抗干扰能力,确保了控制系统的稳定。分别在空载、半载和满载3种不同负载工况下对链式自动弹仓进行控制仿真和分析。结果表明：与PID控制相比,提出的控制策略对扰动力矩不敏感,具有更好的鲁棒性,且稳态误差更小,位置控制精度更高。     

链式自动化弹仓的最优保性能控制算法

链式自动化弹仓是某大口径自行榴弹炮弹药自动装填系统的关键部件。由于发射过程中弹筒内弹丸数目的变化,使得弹丸在弹仓内的定位控制问题,变成了一种参数不确定系统的控制问题。为了实现弹丸的精确到位,本文提出了一肿基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒控制算法,即最优保性能控制算法。首先建立了弹仓的刚体动力学方程,对4种不同负载情况下的动力学方程进行了线性化。然后,根据保性能控制的基本理论,把弹仓的动力学方程写成线性不确定系统的标准形式。用MATLAB的LMI工具箱获得了系统的最优状态反馈保性能控制规律,利用所获缛的结果,对弹仓进行了受控动力学计算,结果表明该控制算法具有高的控制精度。     

链式回转弹仓的自适应鲁棒控制

针对链式回转弹仓的精确定位控制问题,提出了一种带有积分型滑模面的自适应鲁棒控制算法。在常规自适应鲁棒控制的基础上引入积分型滑模面,减小了稳态位置误差;采用非线性鲁棒反馈增益代替常规的定常鲁棒反馈增益,改善了系统的动态性能;理论上证明了文中提出的控制算法具有更好的动态性能以及稳态性能。空载、半载和满载3种情况下的仿真结果表明,文中提出的控制算法对系统参数变化和外部扰动不敏感,与常规自适应鲁棒控制相比,具有更高的控制精度以及更好的控制性能。     

自动弹仓回转选弹动力学仿真及优化

某大口径火炮弹药自动装填系统装备有链式回转自动弹仓,其回转选弹过程运行不平稳,冲击较多,受力状况复杂。基于多体动力学软件建立自动弹仓的虚拟样机模型,对回转选弹过程进行仿真分析,得到链轮的速度、位移和扭矩曲线,以及接触力变化曲线。结果表明,弹仓运动响应呈现出明显的周期性波动,弹仓回转受冲击较大;通过改进导轨设计和改变链轮连接方式,可有效减小冲击作用,对弹仓的优化设计有参考意义。     

链式回转弹仓系统振动特性分析

为研究链式回转弹仓系统振动特性,根据弹仓刚体动力学方程,推导出主动链轮角位移解析解的近似表达式,在此基础上考虑弹筒侧壁的柔性,建立炮弹和弹筒碰撞模型,将板簧刚度及其安装位置作为设计变量,分析炮弹在运弹过程中的姿态扰动,进一步考虑连发射击条件下载弹量减小对弹仓运动规律的影响,得到电机驱动力矩的修正方法,并结合数值仿真结果验证方法的有效性。研究表明:利用拉普拉斯变换方法可以快速求解链轮转动角位移和角速度变化规律;仅考虑炮弹滑移的情况下,增大板簧刚度以及降低板簧的安装位置有利于控制炮弹晃动位移幅值;通过修正电机的驱动力矩,可以减小弹仓交接弹药的时间误差和炮弹在弹筒内的位置误差。研究结果对于弹仓系统的精细化设计具有应用价值。     

某大口径火炮输弹一致性研究

基于区间参数的不确定性分析方法对某大口径火炮输弹一致性进行研究,分析输弹参数不确定性带来输弹动力学响应的变化。利用ADAMS软件建立输弹机动力学模型,根据输弹过程和输弹实验确定不确定参数及参数区间,采用基于统计信息的多体系统区间不确定分析方法计算得到输弹过程弹丸状态参数,并确定弹丸状态参数区间。数值算例结果表明,输弹机强制输弹阶段参数的不确定性对弹丸状态参数基本无影响,惯性输弹阶段参数的不确定性对火炮输弹一致性有很大影响。     

考虑输出约束和输入饱和的弹仓自适应控制

针对存在参数不确定性和外部扰动的某链式回转弹仓的位置跟踪控制问题,提出一种自适应控制方案。该方案基于神经模糊系统(Neuro-Fuzzy System, NFS)、非线性扰动观测器(Nonlinear Disturbance Observer, NDO)及障碍Lyapunov函数(Barrier Lyapunov Function, BLF),在实现高精度控制的同时满足输出约束和输入饱和的工程条件。通过BLF的设计,保证弹仓的位移跟踪误差约束在给定范围内。结合神经网络的函数逼近能力和模糊逻辑系统的推理能力,用于估计系统中的不确定性,减小对模型的依赖;两者结合的NFS作为NDO的一部分,进一步补偿估计误差和外部扰动,提高控制性能。此外,控制器设计考虑了运动过程中的执行器输入饱和问题。仿真结果表明,所设计的控制器在3种典型工况以及系统参数变化情况下均可实现弹仓的高精度位置跟踪控制,满足系统的约束条件。     

简易制导航弹控制系统的设计

基于某简易制导航弹工程的研制背景，为配合总体方案设计，以航弹为研究对象，建立了纵向和侧向控制系统模型；采用控制系统经典的PID调节规律，论述了参数设计原则，并由此进行了简易制导炸弹控制系统的参数设计。经3轴转台的地面半实物仿真实验，对相关参数作了适当的调整、通过飞机带飞试验和投弹试验验证，本控制系统设计是正确的。     

一种立式弹丸回转自动弹仓设计

针对链式回转弹仓的链式回转结构存在多边形效应比较突出的问题,设计一种立式弹丸回转机构的自动 弹仓。采用多个链节对应一个储弹筒的方式,减小输送链所用链节的节距,进而减小回转弹仓的多边形效应及动载 荷,提高弹丸传送的平稳性和准确性;在低速转动和高速转动2 种不同情况下,对立式弹丸回转弹仓传送一发弹丸 的运动过程进行动力学仿真。结果表明：弹丸横向运动误差小,纵向跳动量小,满足运动平稳、传输可靠的要求。     

旋转弹链传动系统动力学仿真与振动分析

为分析某型旋转弹链传动系统的振动因素,根据该弹仓内传动链实际运动轨迹和结构特征,建立了链传动系统的动力学模型,应用拉格郎日法解出该模型的解析解,并进一步使用Matlab工具进行了仿真,分析出撑紧链轮弹簧刚度和传动系统的质量分布是链传动系统固有频率的主要影响因素。在此基础上,针对该型装备在实际使用过程中固有频率时刻发生变化的特点,提出了通过改变撑紧链轮弹簧刚度来反馈调节链传动系统固有频率的思路,以避免共振现象的发生。     

一种新型回转式弹仓轨道参数化设计

为了满足现代火炮系统内弹药输送要求,设计了一种新型回转式弹仓。该弹仓为了保证储弹筒组件周向运动平稳,周向定位准确,储弹筒组件下部的转轴被限制在回转轨道内,回转轨道决定了整个弹链的周向运动。为了解决寻求理想的轨道问题,提出了一种简化问题的数学模型,在此模型基础上通过求解得到轨道中心线的隐函数方程,根据所得方程建立轨道三维模型,再通过UG／motion模块进行运动仿真验证该轨道为理想轨道,该方法可以为回转式弹仓设计提供参考。     

小口径火炮快速补弹装置的动力学分析

小口径火炮能否具备持续作战能力的关键因素之一就是补弹装置的补弹速度,因此设计了一种快速补弹装置。该补弹装置采用无链补弹方式,能够实现对小口径火炮的快速、连续补弹和自动化处理卡弹问题,且补弹数量不受限制,可有效提高小口径火炮的持续作战能力。利用 CATIA 建立补弹装置三维模型,并利用 ADAMS 对补弹装置进行动力学分析。分析得出,该补弹装置能够实现快速、连续补弹和有效处理卡弹问题,且整个过程中炮弹不会变形和损毁。该补弹装置原理可行,为小口径火炮补弹装置的进一步研究奠定了基础,具有一定的参考价值。     

一种槽式回转弹仓结构设计和动力学仿真

为了合理布置自行火炮的内部空间,设计一种槽式回转异形弹仓。介绍了弹仓的基本结构和工作原理,通过改变导槽的路径,灵活改变弹仓形状,使弹仓可以布置在不太规则的空间里,充分利用了自行火炮内部有限的空间,并基于RecurDyn的动力学建模进行仿真分析。仿真结果表明:该槽式回转弹仓增强了弹仓在不规则空间里的适应性和增加了载弹数量,可为异形弹仓的设计提供参考。     

回转式弹仓的自适应近似变结构控制

为提高回转式自动化弹仓的定位控制精度及降低弹仓在运动过程中的振动,针对回转式自动化弹仓在运动过程中齿轮多边形效应明显、非线性摩擦难以准确测得、冲击振动大等造成的定位控制精度低的问题,提出了一种基于自适应算法的近似变结构控制方法。通过改进传统滑模超平面并将其与自适应算法结合,使超平面能够依据系统误差自适应改变; 对回转式弹仓系统的转动惯量与阻尼系数进行了自适应估计。基于Simulink仿真,得出弹仓在不同载荷条件下的控制误差,并与PID控制、传统滑模变结构控制效果对比。分析结果表明:在同等扰动及同等载荷条件下,改进自适应近似变结构控制能够更有效地提高回转式自动化弹仓的定位控制精度,且能够有效降低弹仓运动过程中的振动。     

一种用于大口径火炮的气液弹射式输弹机

为了提高火炮自动化水平及弹药自动装填速度,提出了一种气液式弹射式输弹机．它由输弹导向机构和气液系统组成,输弹导向机构是利用滑动托架在导轨滑动来进行输弹时的导向与支撑,气液系统则是利用蓄能器作为辅助液压源在短时间内推动弹丸高速运动．通过对此输弹机的气液系统进行数值仿真与分析,得到了充液与弹射时的气液系统相关特性以及弹丸的速度和位移随时间变化的规律．结果表明,该气液式弹射式输弹机弹射时间为0．4s,满足弹射输弹机的要求,其实际应用也证明该气液式输弹机可以提高输弹速度．     

中口径火炮提前发射修正弹反导能力研究

为了提高中口径火炮远距离反导能力,针对一维阻尼环机构弹道修正弹的弹道特性和飞行原理,提出提前发射修正弹用于反导的设想,将弹目交汇时间误差融入到中口径火炮对空误差及命中毁伤模型中,采用仿真统计法,获取并修正每发射弹的飞行时间误差,仿真计算得出修正弹与无控弹远距离对巡航导弹的毁伤概率.结果表明:弹道末端通过增阻减速修正弹目交汇时间误差能够大幅提升中口径火炮的远距离反导能力,研究结果为中口径火炮的反导作战使用提供了参考.     

旋转弹仓的刚体动力学建模及运动特性分析

为分析某型旋转弹仓的振动因素,提高定位卡锁机构的定位精度,根据该弹仓内传动链实际运动轨迹和结构特征,运用刚体动力学的分析方法,建立了旋转弹仓的动力学模型,使用MATLAB工具进行仿真,计算出弹链满载时的转动惯量随时间的变化规律,并分析了三种典型液压马达动态输出方程对弹链运动特性的影响。