某自行火炮弹药装填系统控制技术研究
发布时间：2020-05-13 05:47
【摘要】：自行火炮是现今各国主要研发和装备的火炮,具有机动性好、快反能力强、射程远、威力大、精度好、全寿命周期效费比高、持续战斗力强以及全天时、全天候作战能力等特点。弹药装填系统是自行火炮的主要组成系统,负责完成弹、药的装填过程。性能优异的弹药装填系统对自行火炮装备发展的意义重大。控制策略作为弹药装填系统的核心部分,为实现系统精确可靠地装填提供了保障。本文以某自行火炮为研究对象,针对弹药装填系统的变负载、扰动和参数非线性问题,从通用性、满足使用要求、优化控制器结构和简化控制器结构等方面,在典型机构上设计了若干种新型控制策略,重点研究了某自行火炮弹药装填系统的控制技术。通过理论分析了控制方法的正确性,并设计实验验证了新型滑模变结构控制策略对系统的控制效果,为解决实际工程问题提供了理论依据和实验方法。论文主要包括以下研究内容:(1)完成了某自行火炮弹药装填系统的总体分析。分析了系统的结构组成,完成了弹药装填控制系统的设计。对主要机构进行动力学特性分析,建立了系统各部分关键结构的动力学模型。分析了卧式模块药输送系统、立式自动化弹仓、弹丸传递机械手和电液伺服弹药协调装填臂的机构特点和控制难点,总结了设计中需要解决的系统变负载、扰动和参数非线性等问题。(2)完成了变负载卧式模块药输送伺服系统的位置控制研究。建立了永磁同步伺服电机的数学模型,结合等效转动惯量和等效阻尼系数的数学方程提出了变负载系统的动力学模型。针对卧式模块药输送系统负载非线性变化问题,设计了自适应、双幂次趋近律和模糊滑模变结构控制策略。分析了控制方法之间的关系,并设计实验比较了不同方法对于空载、半载和满载情况下卧式模块药输送伺服系统的位置控制效果,总结出了更加适合工程应用的控制技术。(3)针对立式自动化弹仓存在的扰动问题,采用扰动观测器等设计了优化控制策略,完成了系统的精确定位控制技术研究。设计实验比较了控制策略的性能,总结出了适合立式弹仓的控制方法,为系统的工程应用提供了理论支持。(4)针对弹丸传递机械手在回转过程中存在有弹和无弹两种情况,设计了自适应RBF神经网络控制策略,着重解决了负载变化和干扰影响机械手定位精度的问题。方法提高了系统的控制精度和鲁棒性,为实现自行火炮弹药装填系统的可靠装填提供了保证。(5)完成了非线性电液伺服弹丸协调臂的位置控制技术研究。结合液压系统的特点,以及协调臂的工作方式,建立了弹丸协调臂位置伺服系统的控制模型,设计了自适应滑模控制器,实现了弹丸协调臂的精确定位控制,使电液伺服系统具有了良好的性能。
【图文】：
２．３．１系统结构组成逡逑弹药装填系统的结构主要由立式弹仓、卧式模块药输送装置、弹丸协调机械臂、模逡逑块药协调机械臂和弹药装填机械臂组成，如图２．１所示。逡逑／逦Ｎ逡逑弹药装填系统逡逑Ｖ逦逦／逡逑，ｒ逦”逦”逦”逦”逦”逡逑￣１逡逑卧逦植逡逑弹逦弹逦式逦￡逦弹逡逑＾逦丸丸模逦ｇ逦药逡逑兰逦传协块逦Ｓ邋装逡逑忿逦递调药逦Ｓ邋？逡逑Ｔ逦机机输逦Ｓ逦机逡逑＠逦械械送逦械逡逑手臂装逦＾逦臂逡逑置逦ｗ逡逑Ｖ逦ｙ逦逦／逦＼逦ｙ逦Ｖ逦／逦逦／逦＼逦／逡逑图２．１弹药装填系统结构示意图逡逑２．３．２系统各机构分析逡逑（Ｉ）卧式模块药输送装置结构分析逡逑卧式模块药输送装置主要包含储药机构、模块药生成机构、模块药输送机构、减速逡逑器等，主要完成模块药的储存、运输、选药、输药任务。逡逑ｂ煖！逡逑图２．２卧式模块药输送系统示意图逡逑１２逡逑
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本文编号：2661495
【图文】：
２．３．１系统结构组成逡逑弹药装填系统的结构主要由立式弹仓、卧式模块药输送装置、弹丸协调机械臂、模逡逑块药协调机械臂和弹药装填机械臂组成，如图２．１所示。逡逑／逦Ｎ逡逑弹药装填系统逡逑Ｖ逦逦／逡逑，ｒ逦”逦”逦”逦”逦”逡逑￣１逡逑卧逦植逡逑弹逦弹逦式逦￡逦弹逡逑＾逦丸丸模逦ｇ逦药逡逑兰逦传协块逦Ｓ邋装逡逑忿逦递调药逦Ｓ邋？逡逑Ｔ逦机机输逦Ｓ逦机逡逑＠逦械械送逦械逡逑手臂装逦＾逦臂逡逑置逦ｗ逡逑Ｖ逦ｙ逦逦／逦＼逦ｙ逦Ｖ逦／逦逦／逦＼逦／逡逑图２．１弹药装填系统结构示意图逡逑２．３．２系统各机构分析逡逑（Ｉ）卧式模块药输送装置结构分析逡逑卧式模块药输送装置主要包含储药机构、模块药生成机构、模块药输送机构、减速逡逑器等，主要完成模块药的储存、运输、选药、输药任务。逡逑ｂ煖！逡逑图２．２卧式模块药输送系统示意图逡逑１２逡逑
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