施力系统控制设计研究

发布时间：2020-08-04 21:41

【摘要】：炮控系统是步兵战车、自行火炮等装甲类武器系统的重要组成部分,它的使用可以确保武器系统能够迅速、准确的瞄准目标,提高了火炮的射击精度和命中率。因此很有必要对炮控系统的相关战术指标进行测试。随着高新技术的不断出现,现阶段依赖人工测量的测试手段,基本已经无法满足炮控系统鉴定试验的要求。本文为满足施力系统施力精度高,动态响应快的要求,提出一种自动化形式的新型测试方案。首先,根据方案要求,确立施力系统的基本框架,对施力系统的主要部件进行分析、选型。针对以直线电机作为执行器的施力系统,建立了包含火炮身管动态的施力系统数学模型。之后,根据施力系统动、静指标要求,在线性范围内,设计施力系统多环控制器,仿真验证多环控制器的设计效果。其次,针对实际控制器中存在多个饱和非线性环节,基于反计算思想提出抗饱和控制方案。采用相对稳定性分析和计算机仿真的方法,对抗饱和补偿参数进行整定,并仿真验证其有效性。最后,对抗饱和补偿后的系统进行计算机仿真验正该设计达到施力指标要求。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ810.37
【图文】：

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2.2 施力系统组成施力控制系统主要由施力平台、直线电机、力传感器、火炮身管、电机驱动器、控制系统及控制软件等组成。其系统组成示意图、机械台体等如图2-1所示。施力平台采用2A12超硬铝，经过优化设计，使其质量小刚度高。施力平台安装在中空电机的输出端，其上安装直线电机。施力平台旋转到加载方向上锁紧，为直线电机按照指标进行施力提供外部环境。其中中空电机只提供旋转方向的改变，施力系统设计时不予考虑。如图2-2(a)所示。电机系统由电机驱动器和直线电机组成。电机为施力系统的驱动元件，提供加载力。电机驱动器用来控制和管理电机的使能、掉电、刹车等，并且接受和执行主控系统的指令[48]。力传感器一端通过机械装置相连于直线电机，另一端通过一个光滑触头顶在火炮身管上。火炮身管如图2-2(b)所示。控制系统全面控制施力平台，电机和力传感器。并且通过RS232通讯接口与外部试验管理计算机进行通讯。在进行力学参数测量时

示意图,施力,卡箍,平台

安装在中空电机的输出端，其上安装直线电机。施力平台旋转到加载方向上锁紧，为直线电机按照指标进行施力提供外部环境。其中中空电机只提供旋转方向的改变，施力系统设计时不予考虑。如图2-2(a)所示。电机系统由电机驱动器和直线电机组成。电机为施力系统的驱动元件，提供加载力。电机驱动器用来控制和管理电机的使能、掉电、刹车等，并且接受和执行主控系统的指令[48]。力传感器一端通过机械装置相连于直线电机，另一端通过一个光滑触头顶在火炮身管上。火炮身管如图2-2(b)所示。控制系统全面控制施力平台，电机和力传感器。并且通过RS232通讯接口与外部试验管理计算机进行通讯。在进行力学参数测量时，整个施力系统在控制系统的管理下，接受来自试验管理计算机的指令

直线电机,连续驱动

本课题选用深圳美思安自动化科技有限公司的 PALMRH308 型直线电机的模组。直线电机如图 2-4 所示，参数如表 2-1 所示。图2-4 直线电机表 2-1 直线电机参数列表项目单位参数重量 Kg 12.5有效行程 mm -240~240最大驱动力 N 1123.2连续驱动力 N 300最大驱动电流 A 30连续驱动电流 A 8反电动势 V/(m/s) 48电机力常数 N/A 37.44电机相电阻 9.24电机常数 N/sqare(W) 10.07电机相电感 mH 3.74加速度 m/s^2 30最大允许速度 m/s 6

【参考文献】