某大口径火炮装填装置故障诊断系统开发与研究

发布时间：2020-11-04 06:09

　　 自动供输弹系统是火炮的重要子系统之一,其安全稳定的响应和与总体性能的匹配将直接关系到火炮总体能否达到可靠性和可行性要求。自动供输弹系统作为机、电、液一体化的系统,其机械结构复杂,工作环节多样,是火炮故障发生较高的子系统之一。随着现代武器装备智能化程度的不断提高,原始的人工故障判断已经无法满足实战需求,自动供输弹系统的智能化诊断系统研究已迫在眉睫。本文以某科研项目为背景,以大口径火炮可靠性装填台架为主要研究对象,建立人工神经网络专家系统,实现自动供输弹系统的在线故障诊断。论文的主要研究内容包括:(1)深入研究大口径火炮自动供输弹系统存在的故障现象,基于现代化战争对智能武器装备的高性能要求,提出故障诊断技术的基本概念,对大口径火炮自动装填系统进行详细的故障模式统计和影响分析(FMEA),为建立故障诊断专家系统提供理论依据。(2)结合火炮自动装填各分系统的故障特点,将专家诊断技术引入故障诊断中,详细介绍了专家系统的组成结构和工作原理,有针对性地建立故障诊断的模型,设计分系统的故障诊断策略。(3)针对传统专家系统的不足,提出一种基于神经网络的专家系统方法,详细分析了 BP神经网络实现的过程,并以分药故障为例介绍了利用Matlab实现BP神经网络故障诊断的过程。(4)在Labview平台下开发出大口径火炮自动装填预测软件系统,介绍了系统的硬件组成结构和软件实现功能,并通过实验论证,达到故障诊断和故障预测的效果,成功将故障诊断技术从理论论证带入实际应用中。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：E924
【部分图文】：

输弹机、输药机、机械手、协调器等，控制系统包含ＰＬＣ控制器、伺服电机、驱动器、??传感器、继电器等，液压系统包含液压油缸、油源电机、换向阀、压力传感器、安全阀??等。自动装填系统结构组成框图如图２．１所示。??火炮自动装填系统??机械系统?控制系统?液压系统??產模?穿蠢弹?司电?Ｓ?电?ａ?Ｈ??裔块甲?机药益?ｇ?搵?机器继?机銮液?换力安??露药弹?输调爲?恝雳?动传器?动贵缸?阀感阀??５?仓仓药器擎器机器感?器机?器??甘机宁?器??图２．２火炮自动装填系统结构框图??机械系统主要完成弹丸和模块药的输送任务，弹、药仓根据计算机指令选择相应的??弹丸种类和模块药数量，弹交接机械手将弹丸从回转弹仓中取出送到输弹机上，在协调??油缸将弹丸和模块药协调至输弹线后由输弹机、输药机完成弹丸和模块药输送入膛的动??作；控制系统负责给执行器件发送控制信号和相关到位信号以及采集运行的参数，保证??装填系统时序动作的可靠进行；液压系统为输弹机、协调器和身管高低油缸提供动力源，??７??

硕士学位论文??通过对可靠性实验和部队训练中火炮故障的调研分析，得出自动装填系统的故障率??与时间的关系是“盆浴曲线”，如图２．２［３火??Ｉ?Ｉ??“初始故障期丨?偶然故障期?丨耗损故障期??？??？??蠢＾?＾???＇?１?？??火炮装填次数??图２．２火炮自动装填系统故障盆浴曲线图??如图２．２所示，火炮自动装填系统故障可分为三个阶段：初始故障期、偶然故障期??和耗损故障期。??初始故障期也称为磨合期，其主要故障是由于设计、制造和安装过程中的不合理操??作导致的，此时设备还没有进行可靠性实验和演示练习，各零部件之间还未有效磨合，??当系统动作时容易出现连接件磨损、松动等现象［３６］。这时火炮装填系统的故障率较高，??且以各类小故障为主，如抱药爪连接螺钉松动导致模块药掉落、挡药板开口销失效导致??推药中断等故障，通过及时的检修即可发现并解决故障，设备故障率也会随着磨合时间??的增加迅速降低［３７］。??度过短暂的磨合期后装填系统会进入一个较长的偶然故障期。经过前期的磨合与检??修，火炮的基础故障已经基本排除，系统故障率较低，设备状态趋于稳定，此时故障多??由偶然因素或人为因素造成［３８］。??随着设备零部件的不断磨损

故障原因分析、故障影响分析、故障检测方法和补偿措施分析等步骤，通过对自动装填??系统的故障模式和影响分析能够识别出常见的故障模式、查找出故障原因和故障影响、??提出一定的维修措施［４４］。ＦＭＥＡ具体步骤如图２．３所示。??任务分析——？？绘制系统框图——？故障模式分析——？故障原因分析???Ｉ?????????故障影响分析——？故障检测方法——？故障补偿措施——？输出分析结果??图２．３?ＦＭＥＡ步骤框图??（１）
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李田科;于仕财;范辉;李伟;;导弹发射车车控设备故障诊断仪[J];兵工自动化;2015年12期

2 谢阳;;基于故障树和BP网络的飞控系统可靠性分析[J];电子设计工程;2014年20期

3 马野;戴耀;岳冬梅;;基于故障树编码的火炮故障诊断方法研究[J];火炮发射与控制学报;2014年03期

4 周远航;姚新港;;基于BP神经网络的采煤机健康管理系统[J];制造业自动化;2014年06期

5 廖学兵;杨云飞;龚长虹;吴建磊;;新型自行火炮机电设备故障诊断与维修保障系统的设计[J];计算机测量与控制;2014年01期

6 陈伟;滕克难;李伟;;导弹发射车液压系统在线监测与状态评估系统研究[J];机床与液压;2013年19期

7 贾永锋;;数控设备机械故障预测中的人工神经网络技术[J];自动化与仪器仪表;2013年02期

8 付光杰;任娇;赵海龙;牟海维;姚建红;;基于粒子群神经网络的异步电机故障诊断系统的研究[J];化工自动化及仪表;2013年02期

9 钟飞;刘传伟;邓世东;何爱林;;基于故障树的发射机故障诊断[J];舰船电子工程;2013年01期

10 段巍;王璋奇;;利用响应面方法的汽轮机叶片振动可靠性分析[J];振动.测试与诊断;2012年01期

相关博士学位论文 前2条

1 陈晖;基于多源信息融合的大型水压机故障诊断与状态评估研究[D];中南大学;2012年

2 秦俊奇;大口径火炮故障分析与故障预测技术研究[D];南京理工大学;2005年

相关硕士学位论文 前8条

1 吴军;火炮状态智能诊断技术研究[D];南京理工大学;2013年

2 楚志发;基于神经网络的TRT故障诊断技术研究[D];上海交通大学;2012年

3 张喆;基于Web的某型火炮故障诊断专家系统研究[D];南京理工大学;2011年

4 孙闯;基于人工神经网络的电网故障诊断专家系统的研究与设计[D];吉林大学;2011年

5 王红玲;火炮自动供输弹系统故障诊断技术研究[D];中北大学;2010年

6 邓志江;自行火炮故障智能诊断与预测系统设计[D];南京理工大学;2007年

7 姚年春;基于神经网络的模拟电路故障诊断专家系统研究[D];河海大学;2006年

8 王晓垠;基于神经网络和专家系统的智能故障诊断系统研究[D];东南大学;2005年

本文编号：2869736