带积分项的火箭炮最优化滑模伺服控制

针对某防空火箭炮交流位置伺服系统负载、参数大范围变化以及发射时具有强干扰力矩的特点,提出了带积分项的基于最优化的滑模变结构控制方法并设计了控制器。计算机仿真结果表明,该控制器不仅消除了经典控制所存在的静差,同时对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性,并保证了系统的瞬态性能指标。

点火过程对小型固体火箭发动机内弹道影响

为了研究某小型固体火箭发动机点火过程对内弹道性能的影响,建立包含点火过程的小型固体火箭发动机的内弹道数值研究模型和试验验证方案,对点火药量为1.0 g、0.8 g、0.6 g和0.4 g的发动机进行了内弹道数值研究,试验研究了点火药量为1.0 g和0.8 g两种情况,数值计算结果与试验结果基本一致。研究结果表明:小型固体火箭发动机由于燃烧室体积小,点火过程对内弹道影响明显;点火药量越大,点火药装填密度越大,引起压力峰值越大,稳定工作时间越短;经验估算得到的1.0 g点火药量产生了过高的压力,是稳定压力的三倍,0.8 g的点火药量能够满足点火可靠性和总体设计要求,产生最大压力为27.08 MPa,稳定工作时长159 ms,建议该小型火箭发动机的点火药量为0.8 g。

阻抗梯度飞片加载下的超高速发射二维数值模拟方法

阻抗梯度飞片准等熵加载和超高速发射的二维数值模拟,在计算方法上集中体现了多介质、多界面、大变形、高密度比等特点.采用多介质流体高精度PPM计算方法,以VOF为基础研制MFPPM2二维计算程序,数值模拟Sandia实验室的超高速发射实验模型,获得了与Sandia实验室数值计算一致的结果.

光电干扰箔片抛撒与扩散试验研究

采用两种状态箔片(直径49.5mm,厚0.15mm,1g;直径47mm,厚0.05mm,0.5g)研究了光电干扰箔片抛撒与云团扩散问题。设计了试验模型、试验方案并提出网格图层的数字图像处理方法。通过抛撒各阶段云团发展状态的高速数字图像记录和参数统计,清晰地反映了装填密集度较高情况下的箔片出舱、分离、扩散动态过程。提取单个箔片运动轨迹,显示出箔片的速度衰减与沉降特性。对散布云团结构进行统计分析,结果表明大数量箔片抛撒在气流作用下由尾部开始分离扩散,并出现集束段断层,各集束段时序扩散,形成锥形云团,首尾融合。在此基础上建立了锥体云团膨胀模型,有效描述出大数量箔片云团膨胀过程及其发展形态。

底排点火具在高降压速率下瞬态燃烧特性的实验研究

为了研究底排点火具在弹丸出炮口时瞬态燃烧特性及工作性能,采用半密闭爆发器模拟炮口压力突降过程,借助高速录像系统,开展了高降压速率条件下底排点火具燃烧特性的实验研究。结果表明,在高速降压过程中,底排点火具燃烧受到强烈瞬态扰动。不同药剂的点火具抗干扰性能不同,其中以硝酸钡为药剂主成分的点火具和以镁粉+PTFE为药剂主成分的点火具燃烧性能稳定,以氢化锆、二氧化铅为药剂主成分的点火具工作稳定性较差,火焰持续时间标准差为523 m s,点火具喷孔堵塞严重。

防空火箭炮递阶控制策略设计

针对防空火箭炮运行时负载与参数大范围变化的特点,结合递阶控制理论,设计一种两层改进型递阶控制策略。其中,决策级根据火箭炮的运行状态计算实时转动惯量,实时控制级采用二阶滑模控制器,能在满足系统指标的前提下平滑控制输入曲线、有效抑制系统参数摄动与外部干扰。计算机仿真和实验表明,使用该控制策略,系统具有较好的鲁棒性与动态响应性能。

空空导弹发射技术发展现状及趋势研究

空空导弹发射装置是机载武器系统的重要组成部分,赋予导弹正确的初始分离姿态并保证发射安全,对战机的作战能力有直接影响。首先,对空空导弹发射技术的发展历程和技术现状进行研究,重点分析空空导弹现今主流的导轨式、外挂弹射式和内埋弹射式三种发射方式在现阶段的理论研究热点和不足,并指出现阶段对高马赫数发射、载机高过载发射、载机滚转发射、发射时的多学科耦合、考虑气动的地面发射实验技术等的研究还处于起步阶段,是今后的研究重点;然后,对隐身战机空空导弹内埋弹射发射技术具有代表性的两型内埋弹射发射装置进行研究,对比分析两型发射装置的关键技术、技术优缺点和应用特点;最后,对空空导弹发射装置的发展趋势进行分析,为空空导弹发射技术指出发展方向。

火箭炮在安装平台耦合干扰下的输出调节问题研究

为了抑制火箭炮位置跟踪控制中安装平台耦合动力学和运动学因素对控制精度的影响,建立了基于永磁同步电机(PMSM)的一体化系统数学模型,并将输出调节方法应用到该问题的研究中,针对输出调节方法需要已知外部干扰信号的频率信息和自适应内模收敛速度慢的局限,设计了综合频谱分析、状态观测器和不变流形的反馈控制策略,解决了实时估计外部信号频率问题。仿真分析和试验结果表明,该控制策略抑制外部扰动影响效果明显,提高了火箭炮跟踪精度和稳定性。

基于感知器仿真的底排药剂燃烧状态预测模型

以往研究结果表明,底排药剂在瞬态卸压工况下的燃烧行为分为稳定复燃、低频振荡燃烧和永久熄灭三种状态;具体燃烧状态主要由卸压前最大压力(20～90MPa)和最大卸压速率(1.2×103～6×103MPa.s-1)决定,三种燃烧状态与两者之间的对应关系基本上是线性可分的模式。为了预测不同瞬态卸压工况下的底排药剂燃烧状态,本研究基于神经网络理论,建立了单层和双层感知器神经网络模型并利用试验数据对模型进行训练,得到了包含卸压前最大压力与卸压过程中最大卸压速率的底排药剂瞬态卸压工况下燃烧状态界定判据。采用蒙特卡罗随机抽样的方法验证了所建立的感知器神经网络模型的正确性与可靠性,可以用来对瞬态卸压工况下的底排药剂燃烧状态进行预测。

基于ABAQUS的发射场坪建模与动态响应研究

为了得到导弹无依托发射时场坪的动态响应,基于ABAQUS大型有限元软件,采用塑性损伤本构建立发射场坪非线性精确数值有限元模型,分析了导弹发射状态下的动态响应。研究结果表明:在导弹垂直待发射阶段,后支腿处的应力和沉降较大,发射平台将呈现前高后低姿态;在导弹垂直发射阶段,发射筒底部处场坪沉降较大。研究结果可为导弹无依托随机发射场坪适应性评估提供理论支撑。

脉冲推力器内弹道特性研究与改进

为了研究某脉冲推力器的内弹道特性,建立考虑点火过程的内弹道数学模型,对点火药量为0.6 g,主装药量分别为3.4 g和2.8 g的装药方案进行数值计算,并进行试验验证,数值计算结果与试验结果较一致。分析了脉冲推力器工作不稳定的因素,指出点火药颗粒度过大、燃速过慢会导致工作阶段输出不稳定。为改进脉冲推力器的内弹道性能,对颗粒度更小的点火药进行了数值计算。结果表明,使用颗粒度更小的点火药,可使脉冲推力器的内弹道性能有所改善。

导弹激励下柔性导轨振动的多体力学修正算法

为研究导弹沿柔性导轨移动时的弹架耦合振动问题,提出了一种基于Hermite插值函数的柔性线显式生成算法,并借助CBKSUB改进了插值点坐标的提取模式,使得柔性线能实时更新;同时分别基于哑元的点线约束建模、在线标记点的建模方式构造了弹架耦合模型,结果表明:仿真结果与实验数据吻合较好,且算法稳定性和计算效率明显提高。该方法可为复杂弹架系统耦合振动建模提供一种新思路。

基于高增益观测器的火箭炮高精度跟踪研究

针对火箭炮伺服系统实际运行过程中存在不确定干扰和噪声,而微分运算对噪声极为敏感,容易放大噪声,激发系统的未建模特性,严重影响控制器精度,所以不宜直接对参考信号进行微分操作,故设计了一种高增益观测器来估计信号的高阶导数信息。提出建立火箭炮机电伺服系统模型,采用高增益观测器对信号的高阶导数进行估计,就避免了微分项膨胀问题,从而为设计控制律提供准确的信息,最终设计了鲁棒控制律。仿真和实验结果表明,上述方法不仅保证了系统的静、动态特性,而且对于系统不确定性具有较强的鲁棒性。研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据。