An Operational Modal Analysis Experimental Technique for Self-propelled Gun

The experimental modal analysis of the selected self-propelled gun was completed to obtain its modal frequency distribution and modes by using an operational modal analysis experimental technique.The result obtained by the method was compared with that obtained by the traditional method.It indicates that the two results are in good agreement.

对大初速舰炮炮弹跟踪能力需求分析

新型舰炮武器炮弹发射能量可调且初速大、对观测设备的跟踪能力提出了很高要求。建立了观测设备对炮弹方位、高低跟踪死区模型。通过理论计算与仿真分析,明确方向跟踪死区、高低跟踪死区与初始观测距离、炮弹高度和速度,以及观测设备跟踪角速度之间的关系,并用于计算在一定炮弹初速和水平观测距离条件下,在本舰或协同平台进行观测时,对炮弹实现有效跟踪所需的初始观测距离或预置观测点,对保障大初速舰炮炮弹的有效跟踪具有重要意义。

自行高炮稳定跟踪系统建模与谐振抑制方法

未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求,根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点,应用动量矩定理及矢量求导,基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。通过对动力学模型的进一步分解,得到方位俯仰姿态角与输入力矩的关系式。综合考虑传动机构的刚度和控制对象的变惯量特性,建立载体运动姿态耦合条件下具有复杂动载荷力矩干扰的双轴稳定跟踪系统控制模型。针对结构谐振设计一种基于极点配置法和变增益加速度反馈的自整定PI控制方法与基于观测等效惯量的自整定陷波器,采用大地坐标系下的等效闭环干扰速率补偿式稳定控制策略,对该控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:在传动机构存在连接弹性的条件下,所给出的控制方法实现了稳定误差不大于2.2×10^(-2) mrad、正弦稳定跟踪误差不大于3.5×10^(-2) mrad,具有良好的控制精度和抗扰动性能;在保证系统拥有较快响应速度的同时,有效抑制了伺服电机变速和稳态过程中的机械谐振,显著降低了负载力矩振荡和负载有效转矩值。

行进间坦克炮控系统动力学建模与稳定控制

考虑行进间坦克炮控系统受路面颠簸引起的外界扰动和炮控系统工作时火炮俯仰运动不平衡力矩影响,基于第二类Lagrange方法建立行进间坦克炮控系统两轴耦合2自由度动力学模型。针对炮控系统的实际受力和运动状态,建立方位向和高低向驱动系统含有永磁同步电机以及传动机构分别含有齿轮减速箱与滚柱丝杠的行进间坦克炮控系统机电耦合动力学模型。为快速抑制行进间坦克炮控系统内外扰动对目标稳定跟踪的影响,基于非奇异快速终端滑模控制律和线性扩张状态观测器设计具有有限时间收敛特性的行进间坦克稳定跟踪控制器。根据行进间坦克炮控系统对目标的稳定跟踪过程计算炮控系统稳定精度和到位时间,并在不同工况下与传统控制方法进行对比。研究结果表明,新方法响应速度快、抗干扰能力强、稳定精度高,验证了控制器设计的有效性。

高动态条件下的自行高炮稳定跟踪力矩分析

研究了高动态条件下炮塔及身管质量偏心所产生动载荷对自行高炮稳定跟踪系统伺服电机等效输出力矩的影响,基于刚体转动的欧拉动力学方程,建立了质量偏心状态下的炮塔、自行高炮身管与车体之间的动力学模型。分别在车体摇摆、平动,以及摇摆与平动复合运动时,对自行高炮稳定指向和目标跟踪状态下的炮塔方位轴和俯仰轴动力学特性进行了仿真,系统分析了动载荷干扰力矩的特点。仿真结果表明:在自行高炮稳定指向的条件下,车体仅平动时,方位轴、俯仰轴的动载荷及输出力矩与车体加速度呈正比;车体复合运动时,方位轴、俯仰轴的动载荷及输出力矩随车体平动速度的增大而增大。行进间跟踪相比车体无平动下的跟踪,方位轴、俯仰轴的动载荷及输出力矩有了显著的增加,且双轴动载荷对输出力矩的作用更为突出。研究结果为行进间射击的自行高炮炮控系统设计提供了理论依据。

基于无人机目标跟踪的舰炮脱靶量测量系统

脱靶量是检验部队训练水平、武器性能的一个重要指标,同时也是优化方法、改善参数的重要反馈依据。针对海面舰炮脱靶量测量成本高、方式复杂、受海面气候影响大、测量精度不高等问题,提出了一种基于无人机目标跟踪的舰炮脱靶量测量方法。该方法使用无人机作为观测平台,通过与靶船通信,确定规则的相对运动,拍摄清晰的脱靶图像及相关位置信息。地面站系统利用YOLOv5-DeepSORT目标检测和跟踪算法对炸点水柱进行检测和跟踪,从而实现对炸点水柱脱靶量的测量。该方法实施简单,测量精度高,可有效增强脱靶量测量的效果,提高部队的战斗力水平。

计及不等式约束的坦克炮稳定系统约束跟随控制

该文针对新一代轻量化坦克在高速行驶时的身管稳定问题,提出一种高精度控制策略。基于负载系统的动力学特性,建立含不确定性的坦克炮稳定系统受控状态空间方程;考虑射击门及稳定精度限制,构建系统状态的不等式约束,并完成受限状态转换;量化系统不确定性边界,结合约束跟随控制思想,开展系统不确定控制设计。研究表明,所提方法可综合处理坦克炮稳定系统的强非线性和复杂时变不确定性,实现系统稳定精度可控,为复杂机械系统的时变不确定性抑制和误差控制提供理论指导。

一种使用跟踪雷达观测水柱的声呐校准方法

为解决传统声呐系统偏差大的问题,在简要分析声呐系统偏差来源的基础上,给出了一种利用舰炮武器系统的现有装备———跟踪雷达观测水柱的声呐校准方法,解决了因声呐安装、船体形变、水文环境等因素带来的声呐系统偏差较大的难题。仿真结果表明,通过提供的校准方法,声呐系统偏差由度级降低至毫弧级。

多跨连续现浇简支箱梁施工中模板滑动体系应用技术研究

镇江关站1号五线特大桥A32^(#)-A39^(#)墩墩身高度5.3~24 m,站台梁采用支架法施工,模板采用工厂加工的定型钢模板。站台梁单孔长32.64 m,梁高1.8 m,底板宽3.4 m,顶板宽6 m。文中通过对模板工程进行优化,分析了滑动模板体系在多跨连续现浇梁施工中的滑动体系设计、施工技术和经济效益。

面向动态目标跟踪的全电坦克自适应鲁棒控制策略研究

针对全电坦克火炮稳定系统存在自身不确定性和外部干扰影响、行进间动态目标跟踪不易稳定的难点,设计一种自适应鲁棒控制器,从而满足新一代坦克高速行进间射击的性能指标。综合考虑了坦克行进间火炮稳定系统的非线性、耦合性和不确定性,基于伺服电机和电动缸动力学特性,建立了全电执行器的坦克双向稳定系统动力学模型,并将模型以状态空间形式表达。针对系统中存在的不确定性和外部干扰,根据实用稳定理论,分析受控系统的不确定性边界情况,设计自适应律,进而构建自适应鲁棒控制策略。通过开展仿真实验,验证了所设计控制器能克服系统复杂不确定性干扰,促使坦克火炮快速、稳定地调整到期望角度。

Investigation and Research on Auto-Aiming of Self-Propelled Gun

This paper analyses the automatic adjusting of the aim angle because of self-propelledgun’s platform sloping with ground plane caused by self-propelled gun movement, sets up adjustingmethod and model, and presents the corresponding algorithm.

基于动态跟踪数据的舰炮射击精度仿真

为探讨动态跟踪精度试验在舰炮武器系统试验中的作用,以舰炮跟踪真实目标获取的动态精度数据为基础,建立了直接命中体制反导舰炮武器系统的仿真模型,在较接近真实的条件下模拟计算了舰炮武器系统的射击精度,给出了某直接命中体制反导舰炮武器系统1发命中概率及2发命中概率的仿真计算结果.计算结果与实弹射击结果接近,表明该仿真方法不仅可以预测动态跟踪精度试验后的试验精度,还可以验证射击试验结果的置信度.

履带式自行火炮发射动力学建模仿真研究

针对目前履带式自行火炮发射动力学仿真耗费时间长,以ADAMS软件为平台,基于多体动力学和接触理论,重点对履带系统的建模方法进行了研究,并建立了全炮的仿真模型。基于该模型,分别在硬质地面和柔性地面进行了仿真试验,通过硬质地面的仿真,认为所建立模型的参数设置合理;通过柔性地面的仿真,其受力和运动的变化规律符合理论分析结果;与专业软件建立的模型相比(如ADAMS/ATV),该模型消耗的CPU时间较短。该模型可以进一步用于履带式自行火炮发射动力学特性的研究。

基于高速摄像弹道跟踪原理的弹丸章动角测试方法

弹丸章动角是影响火炮射击密集度的重要因素之一,一直是火炮研究领域的热点问题。为得到弹丸出炮口段附近弹丸章动角测试结果,采用基于高速摄像的弹道跟踪法开展弹丸章动角测试方法研究。利用高速数字摄像机和弹道跟踪架建立弹道跟踪系统,记录弹丸飞行轨迹图像,借助于图像分析软件获得弹丸上下章动角测试结果。采用弹道跟踪系统对某火炮弹丸进行实例验证,得到弹丸出炮口段附近弹丸上下章动规律,各发弹丸之间弹丸章动角数值分散性较大,第1发弹丸章动角最大值为-5.2°.研究结果表明,弹道跟踪法是获取弹丸章动角测试结果的理想方法。

基于Adams履带车辆工具箱的自行火炮行军试验仿真

用ADAMS10.1版增加的履带工具箱(ATV),建立了某自行火炮的多体系统动力学模型。该模型每条履带系统由一个诱导轮、6个负重轮、1个动力轮、3个托带轮和84块履带板组成,整个模型共有1051个自由度。详细分析了诱导轮、负重轮、动力轮、托带轮和履带板的受力状态,就下列4种情况在硬路面上进行了动力学仿真:一、双侧动力轮设定同样的转速,使自行火炮越过一障碍;二、双侧动力轮设定同样的驱动力矩,使自行火炮在平坦硬路面上行驶;三、一侧动力轮设定驱动力矩,另一侧动力轮设定驱动力矩为0,使自行火炮在平坦硬路面上转弯;四、两侧动力轮设定大小相等、方向相反的驱动力矩,使自行火炮在平坦硬路面上转弯。通过以上分析,得到定量分析自行火炮越野性能、动力性能和机动性能的依据。

空降自行火炮着陆过程平衡肘等效疲劳寿命分析

某空降型自行火炮着陆过程有车体姿态倾斜履带轮率先着地情况的发生,为了确定这样一次着陆冲击过程对履带系统关键部件平衡肘的损伤影响程度,建立了整炮的虚拟样机模型,通过对整炮虚拟样机模型进行空投着陆仿真以及同等路面行驶仿真,分别得到平衡肘上的动载荷谱。建立了平衡肘的有限元模型,对于着陆冲击时载荷较大的工况,采用应变疲劳分析方法ε-N进行疲劳寿命分析,对于行驶时载荷较小的工况,采用应力疲劳分析方法 S-N进行疲劳寿命分析,通过对两种工况下平衡肘的疲劳寿命对比,计算得到这样一次着陆冲击对平衡肘的损伤影响相当于火炮在同等路面上行驶了936 km。计算结果可为火炮的可靠性评估提供依据。

干扰速率补偿式火炮线自稳定跟踪控制建模与仿真

为适应动基座、高射角条件下火炮高精度的稳定跟踪控制的需求,提出一种基于大地坐标系下干扰速率补偿式火炮线自稳定控制方法,以有效抑制自行火炮车体姿态扰动对火炮线指向的影响。根据指向稳定的火炮线在动基座上的运动规律,设计新的干扰速率测量陀螺安装方式,推导在大地坐标系下的方位向和高低向干扰速率解耦补偿值,并在传统的高炮随动基础上应用干扰速率前馈补偿,实现火炮线自稳定和控制解耦。由于火炮稳定只涉及炮塔回转、火炮俯仰两个自由度且都存在偏心矩等因素,采用牛顿-欧拉法建立运动车体与火炮、炮塔之间的动力学模型,并考虑传动机构的刚度和齿隙的非线性,结合执行电机模型和经典闭环控制,以车体航向、俯仰、横滚各幅值为7°,周期为2 s的三轴复合摇摆条件,分别对该控制策略在忽略弹性、考虑动弹性的两种情况下对该控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所提稳定控制方法实现了稳定射角不低于60°,在传动弹性条件下的稳定误差不大于0.5 mrad,正弦稳定跟踪误差不大于2.8 mrad,同时实现了高低向和方位向的的控制解耦,为火炮线高响应、高精度稳定控制提供了新的研究思路和方法。

行进间火炮指向稳定跟踪系统建模与控制

为使行进间火炮指向具备高射角条件下的稳定跟踪能力,提出了一种采用捷联惯性导航系统(SINS)测量火炮身管轴线指向,同时测量火炮身管运动角速率,完成火炮在大地坐标系下的稳定跟踪控制方法。稳定系统采用传统的三环控制,将系统的位置环和速度稳定环的主令和反馈都统一至大地坐标系下,SINS作为系统的位置环反馈,其航向和姿态测量值基于大地坐标系下完成解算。将安装在火炮上的SINS陀螺组测量值转换至大地坐标系下的火炮方位回转角速率和高低俯仰角速率,并乘以各自传动机构的传动比后,作为速率稳定环的反馈,实现速率稳定控制。考虑炮塔、火炮回转中心与重心不重合、载体处于六自由度运动状态等因素,采用Lagrange方法建立火炮、炮塔与载体之间动力学耦合模型,结合SINS测量模型、双电机拖动和电机伺服系统控制模型,对该控制方案进行了仿真验证。验证结果表明,火炮指向稳定跟踪系统实现方位和高低两个通道独立控制,使火炮指向在高角下保持高精度的稳定控制,在一定射角范围内具有良好跟踪性能,能够克服较宽频带载体姿态干扰,明显优于传统高炮位置解算式稳定。

履带式自行火炮负重轮轮毂轻量化技术研究

为了保证将履带式自行火炮负重轮轮毂材料由钢质改为铝合金以后强度和刚度满足要求,首先采用有限元法计算原钢质诱导轮的刚度和强度,然后找出需要加强的薄弱部位并进行适当的修改,再计算材料改为LC4铝合金和结构修改后的刚度和强度,直到安全系数达到规定的范围为止,并对其进行了模态分析。计算结果表明,经过温挤压工艺制造的LC4铝合金负重轮轮毂既可保证安全,又可大幅度减轻质量。