弹道修正用多自由度压电驱动器的技术研究

发布时间：2020-06-26 10:08

【摘要】：精确打击弹药已成为现代武器装备的重要研究方向,弹道修正弹以较低的成本大幅提高了射击精度,成为了当前研究的热点。头部偏转式弹道修正具有较高的控制效率和气动特性,但现有的弹头偏转机构存在弹头偏角小、结构不紧凑、控制方法复杂、易受电磁干扰等问题有待解决。多自由度压电驱动器不但具备传统压电驱动器结构紧凑、输出力矩大、不受电磁干扰等优点,且能够同时实现头部偏转式弹道修正所需的偏转运动和旋转运动,是一种良好的弹头偏转机构驱动装置。在现有多自由度压电驱动器的基础上,本文旨在提出一种更加适用于弹头偏转机构的新型压电驱动器,并对其进行了结构及优化设计、偏转控制分析、有限元建模、驱动电路设计等研究,其主要研究内容概括如下:(1)结合弹头偏转机构的应用背景和多自由度压电驱动器的特点,设计出三种形式的多自由度压电驱动器,经过分析对比,定子内置式结构具有更好的输出性能且结构更加紧凑,因此选择定子内置式作为本文的研究对象。(2)阐述了定子内置式多自由度压电驱动器的工作原理,分析了该驱动器在仅有四路驱动信号下驱动弹头偏转的情况,提出了三种偏转控制方法,并初步总结了控制方法选取和偏离目标角度之间的关系。(3)为使这种新型驱动器有更高的输出性能和转换效率,以压电驱动器的速度因子和定子质点法向振幅与切向振幅之比作为优化目标,对定子进行结构优化,优化后速度因子增大了 14.89%,振幅比增大了 17.10%,并以优化后的结构加工了原理样机。(4)为了预测这种新型驱动器的输出性能,建立了定转子三维理论接触模型,通过有限元方法验证了三维理论接触模型相比于传统二维理论接触模型更加精确,并计算了压电驱动器在修正偏转过程和修正旋转过程中的输出性能,验证其能够满足弹道修正的需求。(5)针对弹头偏转机构小型化和四路输出信号可调性、一致性及具有一定功率的需求,设计了以AD9959为核心的驱动电路,设计过程尽量使用了多通道集成芯片,加工的样板驱动电压高,驱动信号稳定且方便调节,满足设计要求。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ410.3

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本文编号：2730164