坦克火炮系统动态特性仿真

主要对坦克在不平地面行驶时火炮系统的振动动态特性问题进行了动力学分析与建模仿真,主要包括:通过随机抽样法建立双侧不平地面模型,采用状态方程法建立三维车体和双侧任意车轮在内的坦克底盘的振动模型、车体与火炮的相互作用模型。所用方法和建立模型可以将坦克底盘振动对火炮系统运动的影响体现出来,更加全面和客观地反映了坦克行驶过程中火炮系统的振动机理和动态特性,较实际车辆测量法获得火炮运动特性的方法更为高效和系统,对于坦克行驶间的整车振动和火炮系统控制分析有着积极的作用.     

坦克-火炮系统行驶间振动建模与仿真

本文就坦克在不平地面行驶时坦克—火炮系统的振动问题进行了动力学分析与建模，主要包括：通过随机抽样法建立双侧不平地面模型，采用状态方程法建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、车体与火炮的相互作用模型，并进行了仿真。本文的分析方法将坦克车体的振动对火炮运动的影响体现出来，更加全面和客观地反映了坦克行进过程中火炮的运动机理。通过对不同参数的仿真结果进行分析，能够定量地得到各参数变化对坦克—火炮系统在行进间的稳定与射击的影响程度，这对于坦克—火炮系统的设计与优化有着积极的作用。     

坦克行进间垂向稳定器机电液系统的建模与仿真

为了准确描述坦克行进间的火炮稳定系统,采用多体动力学软件RecurDyn和液压系统仿真软件AMESim,建立了基于多体动力学与液压系统控制的联合仿真模型。基于多体动力学软件建立了坦克行进间多体动力学模型,利用液压系统仿真软件,对垂向稳定器进行液压控制系统建模,通过接口模块完成了坦克行进间稳定性模型的联合仿真,对比了单侧布置和对称布置垂向稳定器方案。仿真结果表明:该文建立的联合仿真模型能够准确地对坦克稳定系统进行仿真,且满足坦克稳定系统稳定精度的要求; 对称布置方案可以有效提高稳定效果,为提高坦克高机动条件下的稳定性研究提供了一定的参考。     

高速机动条件下坦克行进间火炮非线性振动动力学研究

为研究高速机动条件下坦克行进间非线性振动情况,基于动态协同仿真方法,建立了坦克行进间机械、电气与液压联合仿真模型。分别在机电一体化仿真软件Amesim中建立液压子系统模型,在仿真软件MATLAB/Simulink中建立控制子系统模型,在多体系统动力学软件RecurDyn中建立考虑身管柔性等多个非线性因素的坦克机械系统模型。运用谐波叠加法分别编写了考虑左右履带不平度相干性的D级、F级三维路面不平度计算程序。动力学计算结果表明：身管柔性会造成炮口振动的振幅大于摇架处;当路面不平度较小且行驶速度较低时,炮口相对于摇架整体向下弯曲;随着路面不平度的增大和行驶速度的提高,车体及摇架稳定性急剧恶化,稳定器无法保证稳定精度,此时,身管柔性造成的炮口与摇架处高低角位移差异显著减小;身管柔性因素对于射击精度的影响难以通过简单的静态修正得以解决,还需综合考虑坦克的行驶工况。     

基于自适应鲁棒控制的坦克俯仰系统建模与仿真

为准确描述坦克行进间的火炮俯仰系统,利用动力学软件RecurDyn建立了坦克行进间多体系统动力学模型,并通过仿真与试验初步验证了模型的可信性。对以永磁同步电机(PMSM)为执行机构的火炮俯仰系统进行了动力学建模分析,并建立了火炮俯仰系统的数学模型。在此基础上,针对传统三环结构控制效果不佳的问题,设计了火炮俯仰位置伺服系统自适应鲁棒控制器,以及对系统扰动进行反馈补偿的干扰观测器,完成了控制器的稳定性分析,并建立了火炮俯仰系统控制模型。最后,通过接口模块实现了坦克俯仰系统的联合仿真。仿真结果表明:本文建立的坦克行进间多体系统动力学模型具有一定的合理性,设计的火炮俯仰位置伺服系统控制策略具有较好的阶跃响应和瞄准稳定性能以及较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

坦克火炮身管模态分析及振动特性研究

坦克行驶过程中,火炮身管的弹性变形对其稳定精度有一定的影响,为了研究火炮身管的振动特性,建立了约束状态下火炮身管的有限元模型,仿真计算得到火炮身管各阶模态频率和模态振型;利用模态试验系统对火炮身管进行了模态试验测试,验证有限元模态计算结果的可信性,在模态分析的基础上,采用有限质量段方法建立火炮身管二阶有限段模型,为研究火炮身管的弹性变形提供模型基础.     

高斯最小拘束原理在火炮振动分析中的应用

基于高斯最小拘束原理,建立了火炮系统的多体动力学模型,推导了封闭式的动力学方程解析式,给出了各种主要外力的处理方法.根据该动力学方程,结合相关实验参数,进行了火炮射击过程的数值仿真和振动分析,研究并确定了影响炮口振动的主要因素以及火炮系统的固有振动频率.计算模型、处理方法及仿真结果对于改善火炮的振动性能和提高射击精度具有指导意义.     

基于Multisim的火炮控制系统板级仿真

针对火炮控制系统电气元件类型多、维修难度大的特点,提出了火炮控制系统板级仿真的思路.火炮控制系统主要由火炮控制箱、炮长操纵台、陀螺仪组、液压系统、线加速度计、车体陀螺仪及全套系统电缆组成,可以实现坦克火炮水平向和垂直向的控制.通过计算机建立仿真电路,利用虚拟仪器对电路进行仿真分析和故障模拟,从而提高维修人员对火炮控制系统电路原理的理解和维修能力.     

坦克底盘与火炮匹配性评价平台研究

建立了坦克底盘与火炮匹配性评价的理论模型,应用虚拟样机技术和动力学软件ADAMS分析了坦克底盘与火炮参数化动力学模型,得出匹配性评价动态参数。以获得的评价参数为基础,使用SOLSERVER作为数据库开发平台,通过建立完整的火炮和坦克底盘的数据库结构,以VC^＋＋．NET作为编程工具,在平台内实现了匹配性评价的数学模型。     

步兵战车炮塔振动仿真

针对某型履带式步兵战车火炮射击精度受炮塔振动影响大的问题,在ADAMS/ATV和SolidWorks环境下建立了简化后的战车-路面系统虚拟样机;建立了基于谐波叠加法的随机等级路面模型;分析了虚拟样机中主要的力学模型;引入了驾驶员模型控制器,对步兵战车2～5档在B～E级路面上行驶过程中炮塔的振动进行仿真。仿真结果表明,采用虚拟样机对炮塔振动分析的方法是有效的,为炮塔乘员的舒适性研究及瞄准线稳定分析提供参考依据。