基于压力环控制的某非平衡身管随动控制系统设计及仿真
发布时间：2021-03-24 20:12
随着对火炮的发射精度和射程等军事打击能力需求的不断提高,火炮身管口径及长径比不断加大,这使得火炮身管本身非平衡特征对系统性能的影响越为严重。针对炮控身管的定位与平衡问题研究,本文通过借鉴交流伺服系统的三环控制结构,以非平衡身管电液伺服系统为研究对象,提出了一种基于压力环控制的精确定位控制策略。本文首先对非平衡身管电液伺服系统进行了设计,对系统中各个元件进行了选型和介绍。在此基础上提出了基于压力环控制的思路,对非平衡身管随动控制系统模型进行了建立,并对炮管平衡造成影响的非线性因素进行了详细分析。然后针对压力环控制器提出了基于干扰观测器的RBF神经网络自适应滑模控制的控制方案。由于滑模控制的等效控制项有许多不确定的时变项,通过RBF神经网络自适应系统进行逼近,与此同时,利用RBF神经网络对滑模控制的切换增益进行动态调节,用以消除滑模控制抖振现象。为了进一步提高系统的抗干扰能力,又引入了干扰观测器,并对整体压力环控制器进行了 Matlab仿真验证。接着采用模糊自适应滑模控制策略对位置环控制器进行了详细设计,利用模糊自适应系统对滑模等效控制中的非线性项进行逼近。针对滑模控制的抖振问题,通过模糊...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于压力环控制的非平衡身管随动控制系统原理图
管的位置闭环控制；对于身管的重力矩平衡，利用液压缸的平衡腔作为液压执行元件，??通过压力传感器采集平衡腔的腔内压力与预期压力作比较，利用比例减压阀控制平衡腔??来补偿非平衡重力矩，从而实现身管的主动平衡，其控制原理如图２．１所示。???｜ｒｄｃ转换模块￣￣｜旋转变压器Ｐ???－?定位控＿器?Ｉ?干扰观测器＾???＇：备?？位置环控制器一压力环控制器恒流源液压放大器－动力液压缸上、下腔炮控身管一??Ｉ??上腔压力传感器＜???Ｉ?下腔压力传感器，?????？２??１????Ｉ?？平衡控制器?？比例减压阀?？动力液压缸平衡腔一????１平衡腔压力传感ｉ?＾???—＾?丨不平衡力酬器ｈ???图２．１基于压力环控制的非平衡身管随动控制系统原理图??２．２非平衡身管随动控制系统组成及工作原理??非平衡身管随动控制系统的具体结构如图２．２所示。该系统主要由伺服控制系统、??液压控制系统以及机械结构等三部分组成。其中伺服控制系统主要包括工业控制计算机、??ＳＴＭ３２微控制器、伺服放大板、旋转变压器、压力传感器、数据采集卡和ＲＤＣ转换模??块等组成；液压控制系统主要包括恒流源液压放大器、比例减压阀、三腔动力液压缸（上、??下腔和平衡腔）和液压泵等液压元件；机械结构部分主要由底座和炮管组成。??６??
２．３液压系统设计??２．３．１液压系统原理??本文所设计的液压系统原理如图２．３所示。其中：１为双联定量叶片泵、２为液压过??滤器、３为空气过滤器和加油口、４为液位计、５，?６为直通式单向阀、７，?８为倒装板式??滤油器、９，?１０为先导式溢流阀、１１，１３，?１９为压力表开关、１２，?１４，?２０为耐震压力表、??１５为比例减压阀、１６为恒流源液压放大器、１７为叠加式单向阀、１８，?２２为叠加式单向??节流阀、２１为电磁换向阀、２３为火炮非平衡身管、２４为三腔动力液压缸。??ｒ－ｉ?＾??＾??Ｗ?Ｓ?Ｗ??图２．３炮控身管随动控制液压系统原理图??炮控身管的平衡和定位过程中，对于炮管工作过程主要有三种工作状态：炮管平衡??状态、炮管上升运动和炮管下降运动。??（１）炮管平衡状态??当炮控系统完成调炮任务时，即炮控身管已达到指定位置且处于平衡状态，此时需??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类非线性不确定系统的滑模反演控制[J]. 罗连杰,佃松宜,蒲明. 电光与控制. 2017(12)
[2]被动式电液力伺服系统的自适应反步滑模控制[J]. 李阁强,顾永升,李健,李跃松,郭冰菁. 兵工学报. 2017(03)
[3]Decentralized adaptive neural network sliding mode position/force control of constrained reconfigurable manipulators[J]. 李元春,丁贵彬,赵博. Journal of Central South University. 2016(11)
[4]电液伺服系统建模、辨识与控制的研究现状[J]. 黎波,陈军,张伟明,张镇,陈雁. 机床与液压. 2016(13)
[5]非线性不确定系统的非奇异快速终端滑模控制[J]. 杨晓骞,李健,董毅. 控制理论与应用. 2016(06)
[6]基于干扰观测器的电液位置伺服系统跟踪控制[J]. 刘龙,姚建勇,胡健,马大为,邓文翔. 兵工学报. 2015(11)
[7]基于定量反馈理论的火炮随动系统鲁棒控制研究[J]. 荀盼盼,韩崇伟,赵宇和,王保华. 兵工学报. 2015(10)
[8]某全闭环操瞄系统的火炮身管指向控制研究[J]. 李伟,杨刚,陈腾飞,韩崇伟. 兵工学报. 2015(09)
[9]SCARA机器人的模糊自适应滑模控制[J]. 吉峰,赵登步,闫文才,白瑞林. 计算机测量与控制. 2015(05)
[10]火炮全炮受力分析及仿真[J]. 杜中华,黄涛,吴大林. 机械. 2014(08)
博士论文
[1]不确定系统的终端滑模变结构控制[D]. 徐世许.复旦大学 2012
[2]远程多管火箭炮电液位置伺服系统辨识与控制策略研究[D]. 高强.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]船舶减摇鳍系统模糊自适应滑模控制及动态仿真研究[D]. 薛冬双.大连海事大学 2016
[2]火炮高低机双阀电液伺服控制系统研究[D]. 陈传彬.哈尔滨工业大学 2015
[3]电液伺服系统建模及滑模变结构控制方法研究[D]. 玉洁.郑州大学 2015
[4]坦克水平向炮控系统设计及其非线性控制算法研究[D]. 山涛.东北大学 2014
[5]交流伺服系统高性能速度控制关键技术研究[D]. 李虎修.山东大学 2012
[6]基于神经网络变结构控制的机械臂系统研究[D]. 高新.哈尔滨理工大学 2012
[7]RBF神经网络在滑模变结构控制中的应用研究[D]. 刘耀达.青岛科技大学 2011
[8]滑模变结构控制及其在电液位置伺服系统中的应用研究[D]. 胡永生.太原理工大学 2008
[9]多火炮伺服系统交叉耦合同步控制及仿真研究[D]. 陈栋良.大连理工大学 2006
[10]自适应模糊滑模控制的设计与分析[D]. 王翠红.西南交通大学 2005
本文编号：3098322
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于压力环控制的非平衡身管随动控制系统原理图
管的位置闭环控制；对于身管的重力矩平衡，利用液压缸的平衡腔作为液压执行元件，??通过压力传感器采集平衡腔的腔内压力与预期压力作比较，利用比例减压阀控制平衡腔??来补偿非平衡重力矩，从而实现身管的主动平衡，其控制原理如图２．１所示。???｜ｒｄｃ转换模块￣￣｜旋转变压器Ｐ???－?定位控＿器?Ｉ?干扰观测器＾???＇：备?？位置环控制器一压力环控制器恒流源液压放大器－动力液压缸上、下腔炮控身管一??Ｉ??上腔压力传感器＜???Ｉ?下腔压力传感器，?????？２??１????Ｉ?？平衡控制器?？比例减压阀?？动力液压缸平衡腔一????１平衡腔压力传感ｉ?＾???—＾?丨不平衡力酬器ｈ???图２．１基于压力环控制的非平衡身管随动控制系统原理图??２．２非平衡身管随动控制系统组成及工作原理??非平衡身管随动控制系统的具体结构如图２．２所示。该系统主要由伺服控制系统、??液压控制系统以及机械结构等三部分组成。其中伺服控制系统主要包括工业控制计算机、??ＳＴＭ３２微控制器、伺服放大板、旋转变压器、压力传感器、数据采集卡和ＲＤＣ转换模??块等组成；液压控制系统主要包括恒流源液压放大器、比例减压阀、三腔动力液压缸（上、??下腔和平衡腔）和液压泵等液压元件；机械结构部分主要由底座和炮管组成。??６??
２．３液压系统设计??２．３．１液压系统原理??本文所设计的液压系统原理如图２．３所示。其中：１为双联定量叶片泵、２为液压过??滤器、３为空气过滤器和加油口、４为液位计、５，?６为直通式单向阀、７，?８为倒装板式??滤油器、９，?１０为先导式溢流阀、１１，１３，?１９为压力表开关、１２，?１４，?２０为耐震压力表、??１５为比例减压阀、１６为恒流源液压放大器、１７为叠加式单向阀、１８，?２２为叠加式单向??节流阀、２１为电磁换向阀、２３为火炮非平衡身管、２４为三腔动力液压缸。??ｒ－ｉ?＾??＾??Ｗ?Ｓ?Ｗ??图２．３炮控身管随动控制液压系统原理图??炮控身管的平衡和定位过程中，对于炮管工作过程主要有三种工作状态：炮管平衡??状态、炮管上升运动和炮管下降运动。??（１）炮管平衡状态??当炮控系统完成调炮任务时，即炮控身管已达到指定位置且处于平衡状态，此时需??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类非线性不确定系统的滑模反演控制[J]. 罗连杰,佃松宜,蒲明. 电光与控制. 2017(12)
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[3]Decentralized adaptive neural network sliding mode position/force control of constrained reconfigurable manipulators[J]. 李元春,丁贵彬,赵博. Journal of Central South University. 2016(11)
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[7]基于定量反馈理论的火炮随动系统鲁棒控制研究[J]. 荀盼盼,韩崇伟,赵宇和,王保华. 兵工学报. 2015(10)
[8]某全闭环操瞄系统的火炮身管指向控制研究[J]. 李伟,杨刚,陈腾飞,韩崇伟. 兵工学报. 2015(09)
[9]SCARA机器人的模糊自适应滑模控制[J]. 吉峰,赵登步,闫文才,白瑞林. 计算机测量与控制. 2015(05)
[10]火炮全炮受力分析及仿真[J]. 杜中华,黄涛,吴大林. 机械. 2014(08)
博士论文
[1]不确定系统的终端滑模变结构控制[D]. 徐世许.复旦大学 2012
[2]远程多管火箭炮电液位置伺服系统辨识与控制策略研究[D]. 高强.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]船舶减摇鳍系统模糊自适应滑模控制及动态仿真研究[D]. 薛冬双.大连海事大学 2016
[2]火炮高低机双阀电液伺服控制系统研究[D]. 陈传彬.哈尔滨工业大学 2015
[3]电液伺服系统建模及滑模变结构控制方法研究[D]. 玉洁.郑州大学 2015
[4]坦克水平向炮控系统设计及其非线性控制算法研究[D]. 山涛.东北大学 2014
[5]交流伺服系统高性能速度控制关键技术研究[D]. 李虎修.山东大学 2012
[6]基于神经网络变结构控制的机械臂系统研究[D]. 高新.哈尔滨理工大学 2012
[7]RBF神经网络在滑模变结构控制中的应用研究[D]. 刘耀达.青岛科技大学 2011
[8]滑模变结构控制及其在电液位置伺服系统中的应用研究[D]. 胡永生.太原理工大学 2008
[9]多火炮伺服系统交叉耦合同步控制及仿真研究[D]. 陈栋良.大连理工大学 2006
[10]自适应模糊滑模控制的设计与分析[D]. 王翠红.西南交通大学 2005
本文编号：3098322
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