无杆式高压气动弹射器弹射性能参数灵敏度分析

通过对参数进行影响规律及灵敏度分析,得到某无杆式高压气动弹射器弹射性能关键参数的优化计算参考。基于真实气体的热力学参数和动力学理论,建立了精确内弹道模型;并与弹射试验数据、流体仿真曲线进行比较分析,得到相对正确的理论计算模型;利用全局灵敏度法进行分析,得到了内弹道稳定性及离轨速度的7个主要参数影响规律及参数的线性主效应、二阶效应结果。影响内弹道稳定性的最灵敏参数为高压室容积,影响离轨速度的最灵敏参数为环境温度;泄漏率倍数及开阀时间自身的二阶主效应及与其余5个影响因素的二阶交互效应敏感度比较低,可以在设计中提前决定这2项因素的取值,实现设计变量的缩减。该文的研究结果可为内弹道及弹射装置优化提供理论参考。

考虑泄漏的无杆式高压气动弹射器内弹道精确建模及试验

无杆式高压气动弹射器因开口的固有结构决定其存在一定量的泄漏,为此设计并开展样机泄漏测试试验。基于由实验数据拟合的标准干空气热力学状态方程,分别按理想气体和真实气体对比计算泄漏率,并拟合泄漏率随压力、行程变化的经验公式。建立考虑动态泄漏、真实气体效应及真实开阀规律的精确内弹道模型,对考虑和不考虑泄漏两种工况的结果进行对比,并详细分析考虑泄漏的弹射过程中热力学参数与负载运动参数的变化规律,将其与弹射试验数据、流体仿真结果进行对比。研究结果表明:按理想气体计算的泄漏率比真实气体偏小约4%;泄漏率不超过4%/s;考虑泄漏的精确内弹道模型计算结果与弹射试验数据、流体仿真结果均基本一致,具有较高的计算精度。

火箭炮位置跟踪双自由度反推控制方法

针对火箭炮负载变化范围大、发射扰动力矩强和跟踪精度要求高等特点,提出了一种双自由度反推控制方法。根据伺服系统数学模型进行逆向递推,设计了控制律,利用自由度因子调整控制参数,并通过Lyapunov函数证明了闭环控制系统的稳定性。对系统外界干扰及参数摄动的位置控制进行了仿真研究,并实验研究了系统调转、等速及正弦跟踪特性。仿真与实验结果表明,该方法保证了系统的响应速度和控制精度,对负载扰动和参数摄动具有很强的鲁棒性。

武器站伺服系统的模糊神经自适应PI控制

针对武器站伺服控制中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等特点,提出了一种模糊神经自适应PI控制策略,运用于自动武器站转速控制。该策略采用双输入单输出的结构,根据模糊神经原理,将转速误差及误差积分作为模糊神经PI控制器的输入量,经Sugeno模型的神经网络处理之后得到的输出值。由PI值推导出的初值能够使系统快速响应,提高了自适应能力。仿真及实验结果表明该控制策略具有更好的稳定性和动态跟踪精度。

交流伺服系统的Ziegler-Nichols PI控制

针对永磁伺服系统速度调节器性能较差的问题,提出Ziegler-Nichols PI控制方法。介绍了控制器结构组成及从理论上分析了Ziegler-Nichols PI调节原理;通过大量的仿真实验,详细研究控制器参数对系统性能的影响,得到有关参数选取及控制器设计规律。结果表明,该方法具有较强的鲁棒性及自调节能力。

防空武器站模糊自适应滑模位置控制设计方法

针对特种防空武器站伺服系统负载变化范围大、发射扰动力矩强和跟踪精度要求高等特点,提出了一种模糊调节的伺服系统滑模位置控制器设计方法.采用滑模控制抑制参数摄动及外界干扰,采用模糊规则调节滑模趋近速度并削弱滑模抖振.仿真和实验结果表明,该控制策略不仅保证了系统的响应速度和动态精度,而且对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性.

两级提拉式单侧弹射装置内弹道建模与优化

为延长导弹压缩空气弹射的有效推力行程,提出一种新型两级提拉式单侧冷弹射方案。采用Peng-Robinson真实气体方程,建立了弹射内弹道模型;在Simulink中搭建内弹道求解模块、在ADAMS中建立了冷弹射方案的虚拟样机,以气缸输出力、气缸位移和速度为状态变量,实现联合仿真,获得了内弹道参量的变化规律,并基于小型原理样机试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明:第1级低压室压强先升后降;气缸换级过程中,低压室温度、压强与导弹加速度发生突变,但对导弹速度、位移影响较小。以气源容积最小为目标函数,选定约束条件和设计变量,应用遗传算法进行优化设计。优化后的气源容积降低了64.5%,优化结果大大提高了发射装置的机动性。研究结果验证了新型两级提拉式单侧冷弹射方案的可行性。

高速无杆气缸作动器密封圈润滑性能分析

针对高速无杆气缸作动器密封圈润滑状态随滑动速度变化的特点,提出直线滑动密封"临界速度"概念,分析作动器密封圈润滑性能.建立密封圈润滑状态二维高效分析模型,在全速范围内,对"临界速度"进行初步定位,并揭示预压缩量、唇角和温度对润滑性能的影响机理.考虑摩擦生热和热流分配原则,获得接触域油膜温度边界;结合Gauss分布函数和点云法,构建油膜三维微观计算域;建立密封圈润滑状态三维精确分析模型,对"临界速度"进行精确定位,揭示纹理特征对润滑性能的影响机理.研究结果表明:预压缩量越大、唇角越大、润滑油温度越高,临界速度越高;密封圈三维微观形貌对临界速度的影响明显,相同条件下具有各向同性的微观表面更容易形成完全润滑.

机电伺服系统鲁棒自适应重复控制

针对执行周期性任务的机电伺服系统,设计了一种基于傅里叶级数近似的鲁棒自适应重复控制器,以抑制呈现一定周期性的建模不确定性对伺服性能的不利影响.通过对周期性的建模不确定性进行傅里叶级数近似,将自适应补偿和误差符号积分鲁棒(RISE)反馈相结合,其中自适应律用于处理系统参数不确定性,而RISE鲁棒控制律则可抑制其他非周期性建模不确定性,且鲁棒增益可自动调节.基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统半全局渐近稳定,且系统所有信号有界.仿真结果表明,所提出的控制策略具有很好的建模不确定性抑制能力,可显著提高机电伺服系统的跟踪精度.