轮式自行高炮具有质量小和机动灵活的特点,但射击后坐力引起的车体姿态变化对火力线空间坐标造成影响,导致高炮射击精度降低。为此,提出采用速率陀螺测量车体姿态变化,作为前馈量加入到随动系统,以抵消其干扰带来的影响。通过初步试验表明,采取该补偿措施,对提高轮式自行高炮射击精度是有效可行的。

对岸射击时,采用雷达观测,存在杂波多、噪声过大、难以精确获取目标参数的缺点,采用光电系统观测,又易受天气和作用距离的影响,二者都有局限性。传统火控解算方法原理上存在一些不足,又依赖于射表,从而影响整个火控系统的精度。通过分析,提出了基于GPS下观测方法,利用大地主题算法中的Boring算法,建立了定位数学模型和精度模型,克服了先前的缺陷,精确确定了目标坐标。应用解外弹道方程,利用四阶龙格-库塔法求取射击诸元,提高了精度,采用DSP技术,缩短了解算时间,确保解的实时性。通过模拟仿真及数据精度分析,该方法为舰炮对岸射击提供了新的参考。

坦克炮控系统中的交流电机采用一种新型控制策略,在传统型直接转矩控制方法的基础上进行了改进设计,利用电压脉宽调节器代替开关表,通过预测计算定子磁链矢量需要的变化量来补偿磁链和转矩的偏差,有效地减小了电流和转矩脉动。针对某型坦克炮控调速系统所用电机,分别利用基本型DTC和改进型DTC控制进行仿真研究,比较结果表明,基于电压矢量调制的直接转矩控制方法对坦克火炮调速系统的转矩和转速控制具有明显的改进效果。

结合模块装药的结构特点,分析了消焰剂具有良好作用效果的基本机理。试验验证了模块装药比药包装药具有更好地消除炮口焰的特点。针对消焰剂对内弹道的性能影响,建立了考虑消焰剂影响的经典内弹道数学模型,计算结果表明,所建立的数学模型可以定量分析消焰剂对内弹道性能的影响,为装药结构优化提供有力的分析手段。

自行火炮初级供电系统的设计依据是用电设备的负载特性。研究自行火炮初级供电系统的负载特性,其中绝大部分负载设备所需电能为直流电能,即使采用交流发电装置,用电设备所需电能也须经过二次电源变换后使用,因此,自行火炮初级供电系统的本质是直流系统。按此思路设计自行火炮初级供电系统时可忽略发电装置输出电能的频率、波形失真度和相角对称度等交流技术指标,使设计出的自行火炮初级供电系统结构简明、运行可靠和费效比高,这种设计理念值得研究和推广应用。

针对现代作战和武器发展趋势,在对某型舰炮的扬供输弹系统及自动机不做大的改动情况下,对如何能够满足兼容发射制导炮弹等特种分装弹药的供弹技术要求进行了分析。常规弹药和特种弹药在直径和长度上都有较大的差异,在对某型舰炮的扬供输系统加以改造的基础上,使制导炮弹等特种分装弹药在经过扬供输通道时,能够适应各部位机械手的抓卡尺寸,以达到兼容常规弹药和特种弹药自动装填的要求,进而实现兼容发射常规弹药和特种分装弹药的目的。

最小二乘支持向量机是支持向量机的一种重要方法,但该方法不能用于在线辨识,并且可能导致计算膨胀问题。将最小二乘支持向量机与矩形窗算法相结合,可形成最小二乘支持向量机的矩形窗算法。由于该方法采用了在线递推,可有效克服坏数据对参数估计的影响,并可避免计算膨胀问题,提高了最小二乘支持向量机的计算速度。最后将该方法应用于非线性系统的建模中,仿真实例验证了该方法的有效性。

基于高斯最小拘束原理,建立了火炮系统的多体动力学模型,推导了封闭式的动力学方程解析式,给出了各种主要外力的处理方法。根据该动力学方程,结合相关实验参数,进行了火炮射击过程的数值仿真和振动分析,研究并确定了影响炮口振动的主要因素以及火炮系统的固有振动频率。计算模型、处理方法及仿真结果对于改善火炮的振动性能和提高射击精度具有指导意义。

针对超高射速自动机射击时由于后坐叠加而导致后坐力剧烈增加的问题,为减小后坐力,以某超高射速自动机为研究对象,对所确定的缓冲装置方案,应用优化设计的方法,建立了缓冲装置的优化设计模型,通过求解得到了优化的缓冲装置结构参数,并对优化参数下的缓冲性能进行了仿真分析。分析结果表明,采用所确定的缓冲装置方案和优化的结构参数,射击时的后坐力得到了大幅度降低,说明所确定的缓冲装置方案和采用的优化设计方法是有效的,可以用于指导超高射速自动机缓冲装置的设计。

针对某小口径火炮内膛结构及装药结构,建立了经典内弹道模型及圆柱轴对称传热模型。该模型考虑了对外界传热以及金属药筒对内膛热积累的影响,将药筒假设为药室内壁的一部分,每次装填时将药筒部分的温度设为环境温度。通过选择合理的计算方法,编制了计算程序,对某小口径火炮单发、多发连续射击进行了计算,预测了射速与药室内壁温度变化的关系,并分析了多发连续射击后出现弹药较长时间留膛现象时的安全性。所建立的计算模型及编制的计算程序对该火炮射击热安全分析有一定参考意义。

在诸如目标监视、雷达数据处理等需要对图像数据进行高速处理的数字系统中,大量利用同步动态存储器(SDRAM)作为数据的缓存。针对SDRAM的工作原理和时序特点,提出了一种基于FPGA的SDRAM控制器实现方法。采用硬件描述语言(VHDL)在Quartus7.2环境下进行了设计与仿真,较好地实现了各种工作状态之间的跳转,仿真结果也完全符合SDRAM所要求的控制时序。最后在Altera公司的FP-GA上利用设计的控制器对Micron公司的SDRAM进行了验证,监测结果显示,SDRAM能够很好地完成规定读写操作。参数化设计也使得该控制器具有较好的通用性。

针对高炮伺服系统存在模型摄动和强外力干扰问题,设计了一种具有二自由度结构强鲁棒性的位置控制器。采用频域方法,通过对转动惯量摄动和高频未建模动态的结构分析,描述了影响伺服系统稳定性的两类主要的不确定性;基于鲁棒控制原理,将位置控制器的设计转化为标准的H∞控制器问题,并通过LMI凸优化方法得到输出反馈次优H∞控制器。仿真结果表明:采用该方法设计的伺服控制系统能实现精确的稳态跟踪,且对模型摄动和外力干扰具有较强的鲁棒性。

弹体底部厚度是影响横向效应增强型弹药(简称PELE)横向效应的一个重要因素。为了分析弹体底部厚度与PELE的横向效应之间的关系,弹芯、靶板不改变,仅改变弹体底部厚度,以ANSYS/LS-DYNA软件为平台对不同底部厚度的PELE作用不同厚度靶板的过程进行了数值仿真。通过破片的横向速度比较不同弹体底部厚度下PELE的横向效应,获得弹体底部厚度对PELE横向效应作用的影响规律。

基于HLA和VR技术的自行火炮指挥车训练仿真系统克服了传统训练模拟系统扩充性和训练环境沉浸感不强的缺点。运用数据库层次建模技术和Vega的特效仿真模块、DI-Guy模块及AudioWorks2仿真模块,实现系统的视景仿真、虚拟人仿真和音响仿真;将Vega中的Isector功能模块与VR人机交互设备有机结合,实现操纵仿真、运动仿真及指挥软件仿真。建立了适合系统实时仿真、结构简化的指挥车行驶速度和方向控制的动力学模型。基于Vega/VC++仿真机制和HLA/RTI技术体制,设计实现系统的仿真应用程序。

传统的舰炮随动系统PID控制器设计依赖于经验公式或统计数据,并用试验加试凑的方法调试参数以获得预期的控制性能。这种方法耗时长,且难以满足舰炮随动系统的高性能和多指标要求。通过分析舰炮随动系统PID控制器的特点和设计要求,依据满意控制理论,建立了包含稳定性、动态稳定误差和动态响应性能在内的多性能指标约束体系。研究了在此指标约束体系下的舰炮随动系统PID控制器设计问题,给出了与给定指标相容的满意PID控制器参数的求解方法,并验证了其有效性。

火炮内弹道优化设计属于一类多指标决策问题,问题的求解通常需要专家提供关于指标的权重信息,而专家权重信息具有一定的主观性和不确定性,基于信息熵的熵权信息能够强化各方案对指标的贡献程度,弱化指标间的相似性,具有相对的客观性。综合考虑客观熵权和专家主观权重的评价方法,能够通过客观的熵权信息来调整专家主观权重的偏差,使得弹道方案的优化结果更为合理。某型火炮的弹道方案优化设计结果表明,该方法合理有效。

舰炮及其控制系统在舰艇或试验阵地上的安装位置是相互分开、互不通视的,舰炮操控人员无法直观地观察舰炮运动状态。随着计算机图形(CG)技术、数据采集技术、传感技术的飞速发展,依据采集测控数据实现对舰炮运动状态的三维实时仿真建模成为可能。利用3DS三维图形工具对舰炮实体进行几何造型建模,并在VisualC++集成环境下基于OpenGL三维图形设备驱动API开发,将舰炮运动状态以较高的逼真度实时仿真,优化了舰炮操控界面,使操控人员在控制舱室就能以虚拟方式实时监视舰炮运动状态,提高了舰炮的指挥和操控能力。

滚动轴承由于其工作过程受到载荷、安装、润滑状态等因素的影响,会产生与构件特征频率有关的外圈、内圈及滚动体故障。由于滚动轴承的时域波形在一定的时域长度下存在自相似性,可用分形理论来描述其时间序列的不规则度。考虑到滚动轴承故障信号的特殊性,进行了短时分形维数与分形滤波研究,探讨了滤波器的滤波效果与模糊控制参数间的关系,获得了滚动轴承在常见故障状态下的网格维数和网格维数距离。提出了利用分形维数自动调整模糊控制参数的自适应动态调整方法,有效地改善了噪声滤除效果。针对装甲车辆滚动轴承的正常状态、外圈裂纹、内圈裂纹、滚动体损坏和待测信号5种状态进行了分析与诊断,得到了较好的诊断结果。

无源声探测技术是一种重要的军事侦查手段,是防空作战中反电子干扰和反低空突防的一种有效途径。它具有被动接收、隐蔽性好和探测距离远等优点。针对无源声探测中平面声传感器阵对小仰角目标估计精度偏低的问题,提出了立体声传感器阵,推导了该阵列的基本定位算法,并进行了定向误差分析。结果表明,该算法提高了小仰角目标的探测精度,且与目标方位角无关。它克服了平面阵列的固有缺点,在对低空、超低空飞行目标的定位工程实践领域中,更具实用性。

以沿面放电低温等离子体对流体边界层控制的研究为背景,以实验研究为主要手段,在自行设计的放电电极板上实现低于一个大气压条件下的等离子体放电,通过改变电参数和气压,最终获得了等离子体发射光谱、辐射强度等与各放电参数和各气压条件间的相互关系,以了解不同气压条件下沿面放电低温等离子体的基本特性。

采用同时弹着射击方式旨在提高火炮的突袭威力,其威力的提高程度取决于同时弹着的射弹数量。用经典外弹道模型对某大口径迫榴炮的主配弹种迫弹、榴弹和预制破片弹各装药号的最大射程范围进行了计算,从理论上分析了不同射程同时弹着的射弹数量;分别对3个弹种的不同装药号进行了射距5km的外弹道计算,在满足该炮同时弹着方案选择条件的前提下,确定了严格同时弹着的射击方案。结果表明,多弹种混合同时弹着在射弹数量方面更具优势。某大口径迫榴炮由于射角变化范围大、配备弹种多,因此是比较适合采用同时弹着射击方式的炮种之一。

电磁无人机弹射技术是一种新兴的发射技术,具有隐蔽性好、维护方便、通用性强、机动灵活和可靠性高等优点,研究价值巨大。在假定无人机弹射技术要求不变的前提下,以英国不死鸟无人机为例,着重从力、时间和能量3个方面对电磁弹射进行原理性分析以及运动学分析,分析电磁无人机弹射技术的可行性。理论分析和计算证明现有的脉冲功率技术、功率调节技术、贮能装置和控制等领域的技术进展足以保证电磁无人机弹射系统的实际应用,不存在难以逾越的技术困难,应用前景广阔。

不同条件下火药气体的声速数值具有明显差异,对于描述和仿真内弹道过程具有重要影响。为了掌握声速变化规律,以热力学关系式为基础,推导了非理想气体声速公式,给出了不同火炮内弹道条件下火药气体的声速计算结果,并与在理想气体假设条件下的计算结果进行了对比分析,显示了非理想气体声速计算公式更接近于实际物理过程,对于分析和仿真内弹道过程具有较高的参考价值。

大口径火炮炮口振动响应是影响火炮射击密集度的关键参数之一。目前还没有一种理想的实验测试系统能得到炮口振动位移和速度测试值。为了研究火炮振动和射击密集度相关性,分析了大口径火炮炮口振动响应实验测试现状,提出了大口径火炮摇架俯仰振动角位移是联系火炮振动与其射击密集度的可监测实验测试敏感量的观点。给出了实验测试方法和实验测试步骤,采用RecurDyn多体动力学仿真软件进行了刚柔混合动力学模型计算,模型仿真计算和实验测试结果初步验证了该试验方法的有效性。

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