火炮发射精度优化问题分析

火炮发射精度由射击密集度和射击准确度组成,身管振动影响火炮射击密集度和准确度.但影响身管振动的因素很多,一直来很难建立符合实际的振动模型,对火炮的射击精度进行准确分析.目前火炮发射精度分析时模型较简单,考虑因素较单一,特别是缺少多因素同时作用时火炮发射时的精度问题研究.为解决上述问题,建立了起落部分的虚拟样机模型,利用ADAMS动力学仿真软件综合分析了弹丸质心偏移量、高低机齿轮啮合间隙和衬瓦身管配合间隙三种因素耦合对炮口振动的影响.分析表明多因素对炮口振动存在耦合影响,为炮口振动特性的综合分析以及对接触间隙的优化控制提供了依据.     

基于摇架约束的炮口振动仿真分析

针对火炮射击时身管振动动力学和减小炮口振动的问题,建立了综合考虑弹炮刚柔耦合和摇架约束的身管振动动力学模型,以和射击精度相关的炮口振动横向线速度、横向线加速度和角位移、角速度表征炮口振动,在ADAMS中对身管振动动力学模型的四个参量进行了数值仿真求解,并考虑通过改变模型中摇架前后衬套距离来减小炮口振动。仿真结果表明,摇架约束的模型能够反应火炮射击时的身管实际振动规律,为减小炮口振动设计提供的依据。     

某轻型牵引榴弹炮射击稳定性分析

为了获得各结构参数对某轻型牵引榴弹炮射击稳定性的影响规律,建立了相应的全炮非线性有限元动力学模型.模型中考虑了驻锄与土壤的接触/碰撞,土壤的塑性变形等非线性因素.通过求解不同结构参数的有限元模型,找出对射击稳定性有重要影响的结构参数,在此基础上进行射击稳定性优化.计算结果显示,优化的轻型牵引榴弹炮射击稳定性有效提高.     

带炮口装置时某火炮膛口流场数值仿真

研究炮口装置能控制火药气体从膛口流出后的流动状态,可以改变身管受力及膛口流场射流结构分布状况,对火炮武器系统性能有重要影响。为研究某新型炮口装置性能及其对弹丸运动影响问题,提高精度,采用计算流体力学结合动网格技术,建立了包含炮口装置和运动弹丸的膛口流场数值仿真模型,利用轴对称Euler方程组和有限体积法(FVM),对带炮口装置的某火炮膛口流场进行了数值仿真。仿真结果反映了带炮口装置时膛口流场发展过程及射流结构的主要特征。根据数值仿真结果分析了膛口流场对弹丸受力状况及运动状态的影响。仿真结果表明某新型炮口装置对膛口流场结构有较大影响,并会影响弹丸出炮口后运动状态,从而影响火炮射击精度。     

自行火炮虚拟试验平台研究

为了实现自行火炮从开始射击到弹丸出炮口全过程的协同仿真,建立了由内弹道计算模块、自行火炮动力学仿真模块和系统优化模块三个子系统组成的火炮虚拟试验平台;同时,通过将虚拟体引入仿真模型,得到了以弹丸运动状态为目标函数的火炮系统优化模型.以某型火炮为例,获得了在相同射击条件下试验测试数据和平台仿真结果的对比曲线,以及弹炮间结构参数对弹丸角速度的优化结果.分析表明,虚拟试验平台能较真实地反映自行火炮的动态响应特性和弹丸的膛内运动规律,可用于分析火炮结构对射弹散布的影响,为弹炮耦合问题的研究及系统优化提供了一定参考.     

某高炮自动机动力学仿真

在对高炮自动机动态性能进行优化时,为了得到高炮发射时自动机的动力学特性,在对自动机结构特点研究分析的基础上,根据设计参数要求,采用UG和ADAMS软件进行了自动机虚拟样机模型建立和动力学响应优化计算.模型中,构件间的接触和碰撞关系全部采用Solid to Solid接触力实现,添加的载荷应用IF函数和SENVAL函数控制.采用传感器与脚本控制仿真过程,对火炮在0度射角射击下三连发时自动机的动力学响应进行了仿真分析,仿真结果为全炮优化设计提供了基础.     

两栖装甲车辆水上射击位移规律仿真研究

两栖战备车辆水上射击动力学模型研究,以某轮式自行火炮为例,在车辆左右完全对称、静水条件纵中面内射击等假设的基础上,对两栖武器水上射击动力学模型进行了合理简化。采用水动力无因次体系法对该自行火炮的水动力试验数据进行合理转换,近似得到轮式自行火炮的水动力参数;运用MATLAB对轮式自行火炮水上射击动力学方程进行了解算,获得了静水条件下某轮式自行火炮水上射击位移特性数值计算结果,最后对计算结果进行了评估与分析,得到了火炮的水上射击位移规律。     

某型车载遥控武器站发射动力学仿真分析

研究武器系统优化射击精度问题,膛口振动响应是影响武器射击密集度的重要因素,影响武器系统的战斗力。车载遥控系统能满足单发射击的精度,但连发时射击精度较差。为提高某型车载遥控武器站的连发射击密集度,建立了武器站的动力学模型,利用传感器(Sensor)和IF函数控制武器的连发射击动作,应用ADAMS软件进行了可视化发射动力学仿真。通过与实测结果的比较分析验证了仿真模型的正确性,比较不同发射工况下的武器膛口动力学特性曲线,得到了影响膛口振动的主要因素,对改善武器振动性能和提高武器射击密集度具有参考价值。     

基于图像处理的炮弹跳角测量方法研究

传统的跳角测量方法,由于人工误差和实用性较弱,大部分有测量效率低、误差大、实用性小、测量范围窄等缺点。针对这些问题,提出一种基于图像处理的炮弹跳角测量方法。使用相机在炮筒中采集炮口图像,通过改进圆拟合算法检测炮口图像的中心位置;在双目摄像机的标定下得出炮弹射击目标点的位置,将炮口图像中心位置瞄准火炮射击目标后实弹射击;在数据处理中,计算得出炮弹初速度矢量的方向,结合炮口图像中心位置的瞄准方向,计算出火炮跳角的大小。实验结果表明,改进算法提高系统抗干扰能力的同时还提高炮口图像中心定位的精确度。拟合结果显示,改进的算法得到的炮口中心与理想中心之间的误差小于0.20个像素,具有较高的精度。     

某车载多管火箭炮平顺性仿真研究

研究火箭炮运载过程车载稳定性优化问题,针对保证某新型车载火箭炮行军时的平顺性要求,由于火箭炮安装位置对全炮平顺性的影响,为了防止运行中产生振动,建立某车载多管火箭炮的刚柔耦合动力学模型,利用谐波叠加法生成B级路面文件.用有限元和动力学软件分析在-定的行驶速度下,火箭炮安装位置对全炮平顺性的影响,对模型车速进行平顺性仿真...     

高速铁道车辆悬挂系统参数化建模、优化与仿真分析

为了协调高速铁道车辆的运动稳定性与曲线通过性能之间的矛盾,本文采用多目标优化方法对一种高速铁道车辆的关键悬挂参数进行了优化处理.采用多体动力学技术建立了某型高速铁道车辆62个自由度的动力学模型,模型考虑了轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑非线性和阻尼非线性等.采用ADAMS-Matlab联合仿真对车辆悬挂系统进行参数化改造,使弹簧刚度和阻尼系数均可调.采用基于遗传算法的多目标优化方法对悬挂参数进行优化,使车辆模型能同时满足3种动力学指标.对比优化前后模型的动力学性能可以发现:模型的运动稳定性和曲线通过性能得到显著提高,虽然运行平稳性有小幅降低,但仍能保持在优良的工作状态.     

车载复合电源模糊能量管理策略优化设计

针对电动汽车复合电源模糊能量管理,传统模糊控制依赖专家经验存在精度不高、自适应性弱等不足,设计了一种基于改进布谷鸟搜索算法(ICS)优化的模糊控制方法。在Matlab/Simulink平台上建立车载复合电源模糊控制器,采用ICS算法对模糊控制器中的隶属度函数参数进行优化,然后将其嵌入到Advisor软件中复合电源电动汽车模型进行仿真与分析。结果表明,与传统模糊控制相比较,该方法能更好发挥超级电容性能优势,减缓了电池输入、输出功率且整车能耗经济性得到提升。     

基于多体力学的车辆动力学控制系统仿真及优化

利用多体分析软件ADAMS建立了多自由度汽车整车多体动力学仿真模型,并进一步简化为15自由度非线性模型,结合2自由度线性模型建立PID控制策略,进行了冰面单周正弦工况下的汽车操纵稳定性仿真试验研究,采用自适应模拟退火算法与非线性序列二次规划法相结合的组合优化方法对控制系统的控制参数进行了分析和优化.结果表明,该控制方法能够大幅度提高车辆的操纵稳定性和安全性,能够适应复杂的路面和行驶工况,取得了良好的效果.     

Control-structure integrated multiobjective design for flexible spacecraft using MOEA/D

This paper proposes a multiobjective optimization method for the control-structure integrated design of flexible spacecraft to reduce the total mass and optimize the control performance. The equations of motion for flexible spacecraft are derived from the Lagrange’s principle and the assumed modes method. The design variables are the structural dimensions of the flexible structure and controller parameters. The objectives and constraints are derived from structure and control performance indexes. The objectives include total mass, control cost, and vibrational energy, and the constraints include the stability of the closed-loop system, settling time, overshoot, maximum control, and maximum vibrational displacement of the tip. A modified version of the multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition (MOEA/D) with our proposed hybrid constraint handling method is proposed for optimization. As a case study, it has been applied to a spacecraft with symmetrically installed flexible appendages to find optimal tradeoffs in control-structure design. The simulation results show that the multiobjective optimization method for the control-structure integrated design of flexible spacecraft is feasible and effective, and could give an improvement of structural and control designs.     

橡胶衬套刚度对悬架运动学的影响

橡胶衬套在现代汽车上的广泛应用对整车操纵稳定性和平顺性造成了很大的影响。为减少由于橡胶衬套引起的悬架运动学特性的变化,论文在ADAMS/View中建立了包含有橡胶衬套的麦弗逊悬架。通过ADAMS/Insight对各个衬套的刚度进行灵敏度分析,选取刚度变化对车轮定位参数影响较大的衬套刚度作为优化变量,以车轮前束角、外倾角和轮距作为优化目标。在Matlab中运用遗传算法调用ADAMS中的脚本文件,对橡胶衬套进行优化得到最优刚度值。经比较分析,优化后悬架定位参数变化范围减小。由此通过优化橡胶衬套刚度改善了悬架运动学特性。     

Optimal robust vehicle motion control under equality and inequality constraints

In this paper, a new robust controller is proposed to improve the motion control performance of an autonomous four-wheel steering vehicle. The vehicle is subject to time-varying uncertainties caused by parameter perturbation and unmodeled disturbance. First of all, the vehicle motion control problem is modeled as a constraint-following problem with the goal to drive the vehicle system to follow the given constraints. For safety reasons, inequality constraints are imposed on the lateral displacement of the vehicle. Next, the diffeomorphism mapping method is used to deal with the inequality constraints in the vehicle motion control, and the constrained lateral displacement space is mapped to an unbounded space. On this basis, a new multi-parameter robust constraint-following control is designed. Based on Lyapunov stability theory, the approximate constraint tracking performance of the path tracking system is proved. In order to make a trade-off between the system performance and control cost, a multi-parameter optimization problem is established, and the optimal robust controller is obtained. Last, the main theoretical results are verified by the Carsim-Simulink co-simulations.     

主被动一体悬架构型的多目标粒子群最优控制

为了解决轮毂电机电动汽车中轮毂电机导致的振动负效应问题,提出了将动态减振与主动悬架结合的悬架新构型方案.针对新构型中结构及控制参数复杂的特点,建立了能够表征平顺性、操稳性以及悬架作动效率的11自由度整车动力学模型.设计基于新构型的多目标粒子群线性二次最优(MOPSO–LQR)控制器.对模型进行仿真分析,仿真结果表明,新构型方案能够实现车辆平顺性、操稳性以及悬架效率的全局最优,对比传统轮毂电机悬架构型方案,在解决轮毂电机振动负效应问题上有良好的效果.     

基于ADAMS的非独立悬架-转向系统运动学仿真

以多体系统动力学理论为基础,利用ADAMS软件,建立了一类四轮驱动车辆非独立前悬架及转向系统的参数化虚拟样机;通过柔度矩阵的方法对其进行弹性运动学仿真分析,考察对车辆操纵稳定性、平顺性影响很大的转向轮定位参数的运行特性,从而为汽车的设计和制造提供理论依据。     

位移场估计法在交通管理中的应用研究

智能交通系统中，车辆的行驶速度是重要的参数之一，为了快速获得车辆的行驶速度，提出了一种基于位移场的运动场估计计算法，该方法首先构造一个基于图象灰度的指标函数，再通过变分法中的欧拉方程分析和偏微分方程的数值解法，即可得到序列图象间的位移场；然后利用帧间位移场、帧间时间差、摄像机与车辆间的距离等参数相结合可计算出车辆的行驶速度，实验结果表明，与块匹配法相比，该方法不仅可得到更好的位移场，而且可快速获得车辆的行驶速度。