遥控武器站交流位置伺服系统控制及联合仿真

本文设计了一种新型车载遥控武器站,将复合前馈控制与模糊PI控制策略分别应用到遥控武器站位置伺服系统的位置环和速度环控制器,组成永磁同步电动机位置伺服系统串级复合控制器,解决了PID控制位置和速度变量带来的系统干扰问题,提高了其动态跟踪精度。基于ADAMS和Matlab／Simulink平台,建立了遥控武器站的机械动力学模型和联合仿真模型,经过仿真计算,验证了机电系统的可行性,为遥控武器站的应用实践和进一步深入研究打下了一定的基础。     

某遥控武器站行进间射击炮口振动特性研究

为对某型遥控武器站进行结构分析和行进间射击仿真研究,获得武器站行进间射击的炮口振动特性,运用虚拟样机技术,借助三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,建立了路、车、炮一体化动力学模型,并验证了模型的正确性,在不同车速、不同路况条件下,对车载行进条件下的遥控武器站进行了连续射击的动力学仿真分析,获得了武器站行进间射击炮口的振动特性,为武器操作手提供参考依据,在炮口稳定性较高的条件下操作武器进行射击,有效提高射击精度。     

某小型遥控武器站发射动力学仿真

为得到遥控武器站精度较好的工况,对小型遥控武器站进行发射动力学分析。将搭建小型遥控武器站的 3 维模型导入 ADAMS 软件中,进行发射动力学仿真。在 ADAMS 软件中建立小型遥控武器站的刚柔耦合动力学虚 拟样机模型。在 3 种不同姿态下进行单发和三连发 2 种不同工况下,对小型遥控武器站进行仿真模拟。结果表明： 其射击精度与发射时的姿态存在明显关系,其俯仰角度越大,精度越差。该研究对遥控武器站的设计研发和性能评 价提供一定的参考。     

缓冲器对某型遥控武器站炮口扰动的影响

为减小某型遥控武器站连续射击时的炮口扰动,提高其射击精度,建立了一种遥控武器站动力学模型,对其缓冲器进行研究。按照炮身运动环4个阶段建立了运动微分方程得到炮身运动诸元以及缓冲簧的受力情况,并通过三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,在缓冲器不同刚度、阻尼和预压力等条件下,对遥控武器站进行了连续射击的动力学仿真。该研究获得了炮口振动特性曲线,掌握了缓冲器对武器站连续射击炮口扰动的影响规律。     

遥控武器站射击密集度分析平台开发

为了快速准确地预测遥控武器站(remote control weapon stations,RCWS)射击密集度,建立了遥控武器站部分机构参数化三维模型、内弹道计算、弹炮耦合动力学仿真、起始扰动计算、外弹道计算和射击密集度计算等模型组件。基于多学科集成优化软件ModelCenter进行了系统集成,开发了遥控武器站射击密集度快速分析平台。以某遥控武器站为例,利用该平台计算了遥控武器站的射击密集度。研究结果表明,该平台可满足遥控武器站射击密集度快速、准确分析的要求,也为遥控武器站动力学优化提供了基础。     

矢量喷管伺服系统联合仿真与控制方案

针对矢量喷管位置伺服系统在实际运行过程中容易受到系统外部扰动导致参数不确定的问题,设计了基于软件接口的机电液系统联合仿真与控制方案,通过SolidWorks、ANSYS、ADAMS、EASY5和Simulink之间数据交换分别建立了矢量喷管伺服机构刚柔耦合动力学模型、液压系统动态模型和滑模控制器,并通过接口实现了矢量喷管位置伺服系统仿真模型的集成。仿真结果证明:采用自适应模糊滑模控制器有效克服了矢量喷管位置伺服系统参数不确定和非线性的影响,实现了对矢量喷管伺服机构的高精度控制。     

射速对顶置武器站连发精度的影响

为获得射速对某型顶置武器站连续射击精度的影响规律,分析射速对武器站连续射击炮口扰动的影响规律。运用虚拟样机技术,借助三维建模软件SolidWorks以及动力学分析软件RecurDyn,建立了路、车、炮一体化动力学模型,并对车载顶置武器站在不同射速的条件下分别进行了停止间和行进间连续射击的动力学仿真。仿真结果表明:通过分析武器站炮口振动特性的曲线,得到了不同射速下炮口振动特性规律,可为国内顶置武器站的研制设计和改进升级提供理论借鉴和技术参考。     

双电机驱动伺服系统的建模与分析

火炮伺服系统传动链存在传动齿隙,齿隙是影响火炮伺服系统动态性能和稳态精度的重要因素之一。为了减小齿隙对系统性能的不利影响,现代火炮开始采用双电机驱动方案,为采取电消隙方法消除齿隙影响奠定了基础。通过分析双电机驱动的火炮伺服系统的结构和组成,采用机理建模和仿真方法,建立了含齿隙的双电机驱动炮塔的动力学模型,给出了双电机驱动火炮伺服系统的动态结构图;采用Matlab软件对系统进行了仿真,并与实际系统进行比较,结果表明,所建模型能够反映实际系统的基本特性。     

基于虚拟仿真的火箭武器系统决策分析法

针对传统武器专家系统缺少动态预测功能和机理性解释的问题,提出基于虚拟样机仿真的多管火箭武器专家系统集成框架,建立仿真模型,对多管火箭武器发射系统性能进行没有伺服系统控制、全过程控制和间断性控制3种控制方式的仿真分析,并通过实例进行演算。结果表明：该模型是可行、有效的,可为解决武器系统分析提供一种有效、直观的新途径。     

基于ADAMS和Matlab的陀螺稳定平台机电联合仿真

建立了导引头陀螺稳定平台的机械系统和控制系统模型,并利用ADAMS和Matlab等软件对该机电系统模型在不同的外部载荷与扰动下进行了机电联合仿真;仿真结果证明了机电联合仿真能够很好地反映系统的特性,为机电系统的研制、改进提供了重要的参考依据和试验数据。     

遥控武器站黏弹性胶体缓冲器试验研究

针对遥控武器站弹簧缓冲器刚度较大、阻尼较小导致射击密集度低及可靠性差的问题,研发了一种适用于遥控武器站的黏弹性胶体缓冲器。通过与现有的黏弹性胶体材料对比,配制了一种适用于遥控武器站、黏温特性较好的黏弹性胶体材料;按照遥控武器站原弹簧缓冲器性能及结构参数,设计了黏弹性胶体缓冲器样机,通过静压试验和落锤试验,分析对比黏弹性胶体缓冲器和弹簧缓冲器的力学特性;为满足减小后坐行程的要求,在不改变外部尺寸结构的基础下设计了新黏弹性胶体缓冲器,通过静压试验和射击频率模拟试验分析了新黏弹性胶体缓冲器的力学特性及射击频率适应性。试验结果表明：配制的黏弹性胶体材料黏温特性良好;黏弹性胶体缓冲器样机能量吸收率是原弹簧缓冲器的1.47倍,且无二次冲击效应;新黏弹性胶体缓冲器能量吸收率为77.28%,最大行程为7 mm,具有良好的射击频率适应性。因此,黏弹性胶体缓冲器具有较高的能量吸收率,能有效降低后坐行程,可适应遥控武器站不同射击频率工况,起到提高遥控武器站射击密集度和可靠性的目的。     

FL-24 风洞武器舱舱门动态试验装置

针对先进作战飞机发射或投放武器后,武器舱舱门的高速运动将对周围流场产生强烈干扰的问题,在FL-24风洞中建立了舱门开闭动态模拟试验装置。介绍试验装置的构成,利用舱门和舱内布置的动态及静态压力传感器对如舱门动态载荷特性、舱内气动噪声特性、以及St数变化影响等进行研究,并通过预先分析运动历程,估算驱动舱门所需力矩和电机功率,进行机电系统优化设计,反复调试控制程序,达到舱门转动高速响应、精确定位的目的。试验结果表明:试验装置设计合理,运行可靠,舱门最短开/闭时间约为0.15 s,能够准确模拟舱门高速开闭历程,并可拓展到其他多项试验研究。     

弹簧缓冲器对某机枪射频和后坐力的影响分析

为研究缓冲架座对轻型遥控武器站的影响,建立一种某机枪和连接机枪与枪架的弹簧缓冲器的虚拟样机模型。利用三维作图软件 Pro/E和动力学仿真软件 ADAMS建立虚拟样机模型,通过进行不同条件下模型的仿真,分析了缓冲器对机枪射击时射频的影响和对传递至枪架后坐力大小的影响。结果表明：弹簧缓冲器会降低武器射频同时明显减小传递至枪架的后坐力,有缓冲器时机枪三连发射击每两发间的射频减小,且射击时传递至枪架的后坐力峰值较无缓冲器时减小88.3%。     

新型扭簧式平衡机设计

针对小口径武器结构设计的技术要求,提出一种与武器耳轴同轴布置的扭簧式平衡机。该平衡机利用扭转弹簧提供的扭转力矩来抵消武器在俯仰过程中起落部分的重力矩,以此减小重力矩对武器操控带来的负面影响。以遥控武器站为对象,通过建立遥控武器站的虚拟样机模型,对遥控武器站俯仰过程中重力矩、平衡机力矩以及不平衡力矩的变化情况和到达指定射角火炮起落部分停止运动时武器系统的稳定性进行了分析。由仿真结果可知,新型的扭簧式平衡机能够很好地平衡重力矩,并在火炮起落部分停止运动时遥控武器站具有良好的稳定性。     

自动武器仿真专用模块的开发

对自动武器仿真设计的关键技术进行了分析，以自动动力学分析软件ADAMS为平台，开发了用于自动武器仿真设计的专用模块ADAMS／GUN。针对自动武器的工作特点，介绍了模块开发思想，详细叙述了内外弹道的计算、模型库的开发和载荷库的开发几方面的解决方法及界面实现。该模块的开发可以减少武器仿真设计时的工作量．提高工作效率。