Adjusting the Parameters of PI Regulator in All-electrical Tank Gun Control System by Computer Program

Both the traverse subsystem and the elevation subsystem of the all-electrical tank gun control system are composed of electrical drive control system respectively. The parameters of PI regulator in these electrical drive control systems affect the performance of the control system seriously. Up to now, there is not a simple and practical method for choosing regulator parameters, which are usually determined by repeated and continual readjustment. This method is low efficient, and the parameters got are not always optimal. A method for on-line adjusting the parameters of PI regulator in the electrical drive control system by computer program is introduced in this paper. The function of adjusting PI parameters of the electrical drive control system is realized by PC program written by VC++ and controlling program written by assemble language and by the communication between PC and DSP completed by the control MSCOMM in VC++6.0. The method as mentioned above which is applied for an all-electrical tank gun control system under development is proved very available, a better performance might be obtained for the all-electrical tank gun control system easily.

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。

基于数据装定的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制方法

为满足打击人员、装甲、掩藏等目标需求,坦克炮毫米波近炸引信需要具备多种炸高,实现弹丸毁伤效能最大化。针对坦克炮弹道低伸,毫米波探测器波束较窄、难以满足近炸引信多种炸高的问题,建立基于装定延时的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制模型,分析通过增加发火延时的策略实现炸高控制。弹丸发射前根据初速射角等攻击条件解算发火延时,利用武器平台与弹丸的信息交联,向近炸引信装定发火延时从而实现弹丸炸高控制。建立数学模型并仿真分析发火延时与弹丸初速、射角和毫米波探测器波束宽度、探测距离与炸高差之间的关系,总结出发火延时的计算公式,通过实验室静态试验和外场动态试验验证该方法的有效性。

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。

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。

数字全电式坦克炮控系统研究现状与发展

为提高系统战技性能、可靠性和信息化水平,适应高机动复杂条件作战要求,数字全电式坦克炮控系统成为世界各国努力发展的方向。介绍了全电式炮控系统的概念、特点与结构;在此基础上,从动力系统和控制系统两个方面回顾了近年来国内外在炮控系统全电化及其数字控制方面的研究进展;分析了未来炮控系统的发展趋势。分析表明,如何进一步提高系统控制性能和智能化程度,实现快速随动和精确打击将成为炮控系统研究的重要课题。最后,以其为研究主线提出并探讨了高精度无间隙传动技术,软开关功率变换技术,系统控制策略与智能化等技术途径,为炮控系统论证分析、研制设计以及改造升级等研究提供理论借鉴和技术参考。

坦克炮控系统非线性特性及自适应补偿控制

影响坦克炮控系统低速性能主要有两个方面的因素,摩擦非线性和齿隙非线性。建立了坦克炮控系统数学模型,介绍了坦克炮控系统中摩擦、齿隙两类重要非线性模型,分析了摩擦、齿隙对炮控系统性能的影响,以及摩擦非线性环节导致系统低速时的爬行现象、速度过零时的平顶现象;齿隙非线性环节造成系统输出误差外,系统会因极限环振荡或冲击而降低性能,甚至不稳定,总结了炮控系统中针对摩擦、齿隙等非线性环节的自适应补偿控制的研究成果。

基于扩张状态观测器滤波的坦克炮控系统模型参考自适应控制

坦克炮控系统是一类不确定、非线性的复杂系统。针对其在低速运行时产生"爬行"、振荡等的问题,依据扩张状态观测器(ESO)滤波和Popov超稳定理论,提出了一种基于ESO滤波的模型参考自适应控制方法。研究了坦克炮控系统的数学模型,给出了基本假设,设计了ESO滤波器和模型参考自适应控制器,并证明了其稳定性,最后通过仿真验证了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法有效地消除了系统的未建模动态及外界扰动的影响,增强了系统的快速性,解决了系统的低速"爬行"问题,改善了系统的稳态性能,为炮控系统实际设计提供了一个可行的解决方案。

坦克炮控系统非线性建模与运动性能分析(Ⅰ)

炮控系统是坦克火力控制主线的末端,其性能直接影响到坦克火力的发挥。由于其内部存在齿圈间隙、弹性形变、摩擦力矩、参数摄动和外界扰动等不确定非线性因素,造成炮控系统出现稳态"牵移",驱动死区、延时与振荡、低速"爬行"和高速调炮"超回"等一系列问题,成为制约系统性能进一步提升的主要因素。通过分析炮控系统的结构和各种非线性因素及其规律特点,建立了炮控系统非线性数学模型;在此基础上,开展炮控系统运动性能的理论分析和试验研究,探讨了各种非线性因素对系统性能的影响,为炮控系统分析、设计与非线性补偿控制、进一步提高系统战技指标和充分发挥坦克火力性能提供理论依据和试验基础。

坦克火炮控制技术发展概述

目前坦克火炮控制系统主要有电液式和全电式两种控制方式。国外第三代坦克均采用全电式火炮控制系统结构。我国的步兵战车也采用了全电式火炮控制系统结构。对比分析了国内外坦克火炮控制系统技术发展现状,提出了坦克火炮控制系统技术发展趋势,分析了坦克火炮控制系统的关键技术并对开展坦克火炮控制系统技术研究提出了建议。

半实物炮控仿真系统的设计

采用半实物实时仿真的方案设计了坦克炮控仿真系统,该系统由仿真计算机、仿真控制器、炮控计算机以及部分炮控系统部件组成,可以实现静态测量、稳定状态、跟踪与调炮状况的仿真。建立了炮控系统的仿真模型,进行了仿真系统运行剖面和仿真用例的设计。在大量实车测试和理论分析的基础上建立了火炮干扰力矩仿真数据库,仿真结果与实车测试结果对比表明,对不同路面不同速度下火炮运动的仿真都达到了满意的要求,较真实地反映了坦克炮控系统的动态特性。它除可为现有炮控系统进行仿真实验外,还可成为新型炮控系统研制中进行算法研究、性能实验的仿真平台。

坦克炮控系统非线性建模与运动性能分析(Ⅱ)

在分析炮控系统内部非线性因素和建立炮控系统非线性数学模型的基础上,针对炮控系统的低速运动状态和高速运动状态进一步开展运动性能分析,重点对系统驱动死区、延时与振荡,低速"爬行"和高速调炮"超回"等问题以及影响该问题的非线性因素进行了理论分析和试验研究,为进一步开展炮控系统分析、设计与非线性补偿控制奠定基础。

PMSM空间矢量控制在坦克全电炮控中的应用

介绍了数字交流全电式坦克炮控系统的设计,针对基于DSP(数字信号处理器)的永磁同步电动机(PM SM)电压空间矢量算法的特点,研究出了优化控制的新算法,减少了计算量,提高了系统的性能。试验结果表明系统具有良好的动静态性能,能显著地提高炮控系统的各项战技指标。

坦克炮控系统三维实体建模

针对坦克炮控系统摩擦力矩的非线性问题,以某型坦克炮控系统水平向分系统为例,建立了基于RecurDyn的炮塔转动惯量和摩擦力矩的三维实体模型,并与MATLAB/Simulink协同仿真,实现了三维实体模型的驱动,反映了炮塔转动惯量和摩擦力矩。仿真结果验证了摩擦力矩的非线性,从而为炮控系统炮塔摩擦力矩模型研究和摩擦力矩非线性补偿问题研究提供了依据。

基于干扰观测器的坦克炮控系统滑模控制

针对坦克炮控系统低速运行时存在"爬行"、振荡等现象,提出一种基于干扰观测器的滑模变结构控制策略。研究了坦克炮控系统电流、转速双闭环数学模型,设计了滑模变结构控制器。对控制律中时变的负载转矩和摩擦转矩,设计干扰观测器进行实时观测。仿真结果表明,该控制策略既解决了坦克炮控系统低速运行时的"爬行"、振荡现象,又削弱了由于建模不确定性而存在的滑模抖振现象。

路面对坦克火炮动态特性影响的计算机模拟

就不平地面行驶时坦克火炮系统的动态特性进行了动力学建模和仿真,主要包括:通过随机抽样法建立双侧不平地面模型,采用状态方程法建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、火炮的运动模型,并编制相应的程序进行了仿真。将路面-坦克-火炮相互作用过程体现出来,更加全面和客观地反映了坦克行进过程中火炮的动态特性,比实车测量法获得火炮运动特性的方法更为高效和系统,对于坦克火控系统的综合仿真有着积极的作用。

坦克炮采用双向全电力控制系统的研究

介绍了双向全电力炮控系统,该系统由永磁同步电动机传动控制系统、滚珠丝杠等组成,它取代了传统的复杂的电液式炮控系统。系统中仅用一个速率挠性陀螺仪,取得了优良的性能,省去了坦克车体速率陀螺仪和角度陀螺仪。该双向全电式炮控系统与现行的坦克炮控系统相比,重量轻了40%,体积减少了30%,效率提高了35%。

坦克炮控系统非线性状态估计与参数辨识研究

针对系统状态估计与参数辨识问题的互逆性,建立不依赖于系统模型的扩张状态观测器(ESO),用以实时获取系统的状态变量,在此基础上设计基于协方差阵修正最小二乘法(CVMLS)的辨识器,实现了坦克炮控系统状态变量与参数的联合估计。分析了ESO和CVMLS的估计误差,采用条件限制动态补偿方法,进一步提高了系统的辨识精度。通过仿真分析验证了算法的性能,为进一步开展炮控系统相关理论研究与工程实践奠定基础。

坦克炮控系统神经网络自适应滑模控制方法

针对坦克炮控系统的时变性和非线性,设计一种神经网络自适应滑模控制方法。基于滑模控制强鲁棒性的优点,用RBF神经网络对系统摄动参数和未建模动态进行自适应逼近,可有效地降低切换增益,抑制系统的抖振。将滑模控制和神经网络逼近相结合,既保证了系统的鲁棒性又削弱了系统的抖振。仿真结果表明该设计能够有效地提高系统的动静态性能,优于经典的控制方法,为坦克炮控系统的设计提供了一种可行的设计方法。

坦克炮控系统自适应模糊滑模控制方法

针对坦克炮控系统这一类非线性和不确定性的复杂对象控制问题,提出一种自适应模糊滑模控制方法。采用滑模控制与模糊逻辑相结合的方法,滑模开关函数的绝对值作为输入组成一维模糊逻辑推理器,它的输出用以在线调整一维模糊控制器的输出增益,依据Lyapunov稳定定理获得最终的控制量。系统中的滑模控制器保证了系统的快速跟踪性能;而模糊控制器抑制了闭环系统的各种扰动,在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖振的目的。从理论上证明了系统的稳定性,并且通过仿真验证了该结果。仿真结果表明,该设计方法大大优于经典设计,而且结构简单,易于设计,为炮控系统实际设计提供了一种可行的方法。