不规则路面坦克高速行进间发射的多维泰勒网优化控制及外弹道仿真

发布时间：2020-07-06 23:07

【摘要】：在不规则路面上行驶的坦克将随地形的起伏而振动。这种振动再加上坦克火炮发射装置固有的射击延迟无疑将导致坦克炮的炮身轴线偏离正确的射击位置,造成炮弹的发射方向在高低和水平方向上产生偏差。为了解决这一问题,现代坦克都采用了能够稳定坦克炮的稳定装置,也即炮控系统,以实现快速调炮和精确瞄准。然而,即便如此仍然不能保证坦克弹丸能准确命中目标。因为弹丸从离开火炮到飞抵目标这段时间内将受到各种内在和外在随机因素的影响,这些影响将导致坦克火炮的射弹散布,从而影响坦克火炮命中率。鉴于此,本文的研究内容分为两大部分,即坦克火炮控制系统的研究和坦克火炮弹丸的外弹道研究。第一部分,提出了一种基于多维泰勒网优化控制(MTN Optimal Control)的坦克火炮稳定控制系统的设计方法。这一部分包括坦克模型的建立、坦克火炮稳定控制系统的设计以及控制器参数的调优和仿真等内容。借助于Adams(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)强大的多体动力学仿真分析能力,我们将建立包含强烈非线性和耦合性的坦克虚拟样机作为被控对象。MTN优化控制系统的设计则在Matlab下完成,并以动态链接库的方式供Adams调用。由于多维泰勒网控制器参数较多,因此本文将使用一种所谓的“单纯形法”的参数优化方法来对控制器参数进行优化。最终在Adams下进行仿真分析,仿真结果证明了 MTN优化控制有比PID优化控制更快的反应速度、更小的稳态误差;在坦克炮管可控的前提下,MTN优化控制下的坦克具有比PID优化控制下更高的行进速度。第二部分,首先分别建立旋转稳定弹丸在真空和空气中飞行的质心运动数学模型并仿真分析二者的差异。然后,在此基础上建立包含角运动的弹丸刚体六自由度数学模型,分析弹丸在飞行过程中角运动对质心运动的影响。最后,研究旋转稳定弹丸的飞行稳定性问题和各种随机因素对弹丸射弹散布及命中精度的影响。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ811

【参考文献】

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本文编号：2744269