考虑齿轮啮合的某舰炮随动系统动力学特性分析研究

为研究齿轮间接触碰撞及啮合间隙等对舰炮随动系统性能及振动特性的影响,建立了考虑齿轮啮合、随动系统等多非线性因素的舰炮机电液耦合动力学模型。其中,基于改进的Lankarani-Nikravesh接触算法及齿轮间时变啮合刚度计算方法,建立了考虑时变啮合刚度的齿轮传动多体接触动力学模型。数值计算结果表明,随动系统中齿轮啮合会使舰炮的振动频率变高,降低随动系统的控制性能,但比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器可在一定程度上抑制齿轮间接触非线性的不利影响。该研究可为舰炮炮控性能的预测和优化提高提供参考。

变摩擦负载下舰炮伺服系统自抗扰控制研究

非线性、时变摩擦力是影响舰炮伺服系统低速稳定性的主要因素,为了克服摩擦力矩的不良影响,弥补传统控制策略的不足,提高伺服系统的控制性能。首先建立某型舰炮伺服系统的数学模型,并在LuGre摩擦模型的基础上引入摩擦系数来表达摩擦力的变化趋势;然后根据系统特性设计一种基于前馈补偿和模型参考线性自抗扰技术的复合器控制器,最后通过仿真实验对比分析该复合控制器和传统前馈PID控制器的控制效果。仿真结果表明,该控制器在不同的摩擦负载下均能有效避免爬行现象,与前馈PID控制效果相比启动误差减小70%以上,有效提高了系统的低速稳定性和控制精度。

舰炮随动系统负载仿真研究与实现

在计算多种条件下作用于舰炮随动系统执行电机轴上负载变量的基础上,利用 KOLLMORGEN公司黄金系列全数字交流伺服系统作为舰炮随动系统的负载参数模拟系统,分析了系统工作原理及编程方法,实现了舰炮负载参数的半实物仿真。

舰炮随动负载仿真系统设计及关键技术研究

简述了舰炮随动负载仿真系统在武器系统设计定型试验中的主要用途,介绍了基于双联液压马达的负载仿真系统设计、系统组成及工作原理,分析了海浪冲击对舰炮随动系统的影响,建立了海浪冲击的仿真模型,重点分析研究了液压马达的选型、力矩/压力双反馈控制、无级变速比模拟系统设计等关键技术,给出了有效的解决方法。

小口径速射舰炮随动系统发展现状及趋势

在对国内外多型小口径速射舰炮随动系统进行研究的基础上,分析了其发展现状,指出了其发展趋势,主要包括:直流调速正向交流调速发展、功率部件趋于采用电力电子半导体器件、控制单元趋于数字化、控制策略趋于智能化。

基于SVM—ANN混合模型的某型舰炮武器随动系统故障诊断研究

支持向量机和人工神经网络是在故障诊断方面比较常用的两种方法。针对支持向量机和人工神经网络在故障诊断方面的优势和不足,提出了一种基于SVM-ANN混合模型的故障诊断方法,并将其应用在某型舰炮武器随动系统的故障诊断中,该方法具有诊断速度快、诊断精度高等优点。

某型舰炮随动系统的机电耦合建模及仿真

复杂机电系统中的机电耦合会影响系统的动态特性和响应特性。针对舰炮随动系统,分析了其传动系统的机电耦合因素以及复杂机电系统耦合模型的建模方法。以某型舰炮俯仰随动系统为研究对象,通过分析机电系统各组成部分的传递函数,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,应用M atlab/S imu link软件仿真分析了传动系统的摩擦系数和负载的传动惯量对舰炮随动系统动态特性和稳定性的影响。

舰炮随动控制系统PID控制器参数稳定域计算研究

PID控制器因其结构简单、鲁棒性强,是舰炮随动控制系统应用最为广泛的控制策略。在舰炮随动控制系统PID控制器设计中,获得控制效果优良控制器的最大难点就是准确地获得控制器参数的稳定区域,因此论文针对舰炮随动控制系统设计的特点,给出了一种基于广义Hermite-Biehler定理计算舰炮随动控制系统PID控制器参数稳定域的算法,通过Matlab仿真计算验证了算法的有效性。

鲁棒最优控制在舰炮随动系统中的应用

针对舰炮随动系统可能出现参数摄动和外部干扰的问题,提出一种鲁棒最优控制方法。根据舰炮随动系统的基本原理,建立基于鲁棒最优控制的仿真模型,并以某型舰炮为例,利用该模型进行计算机仿真,仿真结果表明该控制方法可以满足舰炮随动系统对目标的跟踪特性,又能有效地提高系统的稳定性。

某型舰炮数字伺服系统设计及其控制策略

针对某型舰炮伺服系统数字化改造要求,设计了一种舰炮数字伺服系统。该系统以基于DSP的随动控制板平台代替原有模拟控制平台进行位置环控制,选用成熟可靠的大功率的IGBT脉宽调制变频器进行速度环控制,以交流永磁伺服电动机作为执行元件;为了实现该数字伺服系统的高速高精度位置控制,同时又考虑到实际中火控系统信号给定时间周期较大的问题,又设计了分区分段变参数PID控制算法与前馈控制以及插补控制相结合的复合控制算法。试验表明,该数字伺服系统具有很好的动静态性能,工作可靠、动态响应快,通用性能好,可以应用到其他火炮数字伺服系统设计中,具有较好的应用前景。

基于全局反步滑模控制的舰炮随动系统齿隙补偿方法

针对舰炮随动系统中存在的非线性齿隙,首先在双惯量系统中引入近似死区模型,考虑五级海况射击时的外界非线性时变干扰,建立了含齿隙系统的状态空间模型,并将其划分为4个子系统;然后,基于反步控制理论,通过递推逐步构造Lyapunov函数,在第4步结合滑模控制,设计了全局反步滑模控制器,并运用Barbalat定理证明了系统稳定。仿真分析表明:较PID控制,该方法不仅能更有效地补偿齿隙,还削弱了传动力矩、负载转速在换向期间的抖振,同时使系统具有更高的位置跟踪精度和鲁棒性。

舰炮伺服随动系统平稳性控制方法

针对舰炮伺服随动系统采用PID控制机理,引入加速度量以实现对大惯量、变负载、动平台舰炮本体的控制,为满足舰炮武器系统快速响应的需求,通过对火控输出前馈不同情况下的处理,分别从正常跟踪数据信号处理的小波降噪分解重构和调转过程运动学建模仿真,解决了高灵敏度舰炮伺服运动过程中的快速响应和平稳性问题,进行了不同小波变换的能量比、信噪比特性分析,在实装中进行了带炮应用处理验证,具有一定的工程实用价值。

基于Stribeck模型的舰炮伺服系统摩擦力矩补偿

舰炮伺服系统中,摩擦和间隙等非线性因素是提高系统性能的主要障碍。为了提高系统的低速平稳性和控制精度,对基于Stribeck模型的舰炮伺服系统进行摩擦力矩补偿研究。分析研究摩擦特性对舰炮伺服系统低速性能的影响,在Matlab/Simulink环境下搭建伺服系统模型,选择Stribeck摩擦模型对伺服控制系统进行摩擦补偿试验,并与不含摩擦的理想系统进行仿真对比。仿真结果表明:Stribeck摩擦模型可以较好地描述出摩擦环节对舰炮伺服系统的影响,验证了理论分析的正确性,为控制系统的工程设计提供了依据。

基于线性自抗扰技术的舰炮伺服系统仿真研究

为实现舰炮伺服系统在负载变化大、冲击扰动强情况下的高精度控制,本文将线性自抗扰技术(LADRC)引入到舰炮伺服系统的位置控制器中。为进一步提高扰动的估计精度和控制效果,使用模型辅助的线性扩张状态观测器(LESO)对系统的状态变化进行观测,补偿系统中的内外部扰动。为验证控制效果,在对系统进行分析的基础上,通过Matlab/Simulink进行仿真试验。仿真结果表明,模型辅助线性自抗扰控制器有效地抑制了负载转矩突变干扰,使系统具有更好的抗干扰性能和动态性能,性能明显优于PID及LADRC控制器。

固态同步机在火控系统中的应用

介绍了固态同步机的基本工作原理，提出了为推广固态同步机在火控系统中应用所要解决的几个技术问题及其解决的途径，为固态同步机在火控系统中的应用奠定了基础。此外，还提供了一组固态同步机与舰炮随动系统对接试验数据，通过试验验证了固态同步机作为构成新一代微机化火控系统中理想的输出分机方案。

基于遗传算法的舰炮随动系统PID参数整定

传统舰炮随动控制系统设计通常采用试凑法获取PID控制器参数。这类方法耗时长,需要调试人员具有较高实际工作经验,且依赖于经验公式或统计数据,很难获取很好的控制性能。针对该问题,根据遗传算法的原理,以广义Hermite-Biehler定理确定寻优范围;以误差泛函积分评价指标设计了目标函数。通过Matlab仿真结果表明:与传统方法比较,该整定方法简单、实用,并可获得更好的控制特性。