为有效滤除自行火炮柴油发动机振动信号中的噪声，提出基于改进小波阈值的振动信号降噪方法。运用改进的自适应噪声完备集成经验模态分解处理原始振动信号得到各个本征模态函数分量，通过多尺度排列熵检测分量的随机性，筛选出需要降噪的分量，使用改进的小波阈值降噪方法对筛选出的分量降噪，重构降噪后的分量与无需降噪的分量，获得所需的振动信号。同时，针对人工选取多尺度排列熵中各参数对计算结果影响较大的问题，提出一种改进麻雀搜索算法对多尺度排列熵中各参数进行寻优。分别通过仿真信号和实验室实测数据验证所提方法的可行性和有效性，结果表明：与小波阈值降噪、多小波相邻系数降噪和ICEEMDAN-MPE-小波阈值降噪方法相比，所提方法应用于仿真信号时信噪比分别提升5.9894dB、6.0787dB和1.5653dB;应用于实验室实测数据时，降噪误差比分别降低22.1433、6.8349和0.7227,为自行火炮振动信号降噪提供一种新的思路。

弹丸发射参数、气象条件等会影响弹丸射程，其构成的影响体系复杂并难以准确预测。针对BP预测算法会因初始权值和阈值取值不当导致陷入局部最优的问题，建立了麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络的弹丸射程预测模型，以弹丸射程作为输出指标，选取弹丸初速、发射角度和风力条件作为影响因素输入，经过数据预处理后进行弹丸射程预测；同时与粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)优化BP神经网络预测模型的预测精度进行对比，验证SSA优化BP神经网络模型的预测效果。结果表明，SSA-BP预测模型的平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差分别为10.4564m、11.8313m和0.05813%,低于BP、PSO-BP、GA-BP预测模型的相应评估指标，所以SSA-BP模型的预测精度高于BP、PSO-BP、GA-BP预测模型，其可以为弹丸射程预测和远程火力打击研究提供支持。

为研究反后坐装置布置结构对射击精度的影响，针对某轮式大口径火炮的结构特点和发射原理进行受力分析与炮口振动影响因素分析，建立了轮式大口径火炮整车发射刚柔耦合多体系统动力学模型，通过数值计算获得了反后坐装置不同布置的后坐运动规律，在此基础上采用烟花算法分别对3种反后坐装置布置结构进行优化分析，确定了3种结构下对射击精度的影响最小的布置方案，优化后比优化前的炮口扰动分别减小了39.6%、42.4%、28.2%。研究结果表明所提出的数值仿真与烟花算法相结合的优化方法具有可行性，且双制退机双复进机斜向中心对称布置的射击精度要优于其他结构。

为了获得一级气体炮冲击响应分布特征的时变规律，基于动高压理论构建了一级气体炮的内弹道方程，研制了发射口径为50mm弹丸质量大于1kg的一级气体炮，并对不同出膛速度和不同质量弹丸发射响应试验测试，分析了冲击响应时域、频域和时频特征规律。试验测试结果分析表明：构建的内弹道方程能准确描述弹丸质量、压力等参数对出膛速度的关系；频谱密度主要分布在400～460Hz、732～742Hz、1015～1035Hz和1083～1416Hz四个频段，冲击响应谱线幅值随弹丸出膛速度呈线性增大，频谱区域分布宽度则线性变窄；弹丸出膛速度对频谱能量密度分布高频时变集中特性更加显著。该研究为气动发射在相关领域应用中的设计、冲击评估提供最基本的响应谱线。

蜂群威胁评估是现代防空作战中不可缺少的环节，其评估思路的合理性和评估结果的可信度会直接影响对来袭蜂群拦截的成功与否。在考虑了无人机战术参数、战场实时动态和战场环境条件等因素后建立了动态指标和静态指标结合的蜂群威胁评估体系，运用CRITIC法和层次分析法分别确定威胁评估体系中的客观权重和主观权重，并用博弈思想对两种权重组合得出优化权重，最后使用优劣解距离法对来袭蜂群进行了威胁评估分析，得出袭蜂群的威胁评估排序结果。仿真结果表明该方法所得的蜂群威胁评估结果排序能有效提高作战效能，证明该方法的合理性和优越性。

针对弹药自动装填系统智能化、无人化的发展趋势，以某大口径火炮装填系统研究为背景，设计出一种由机械臂与二指抱爪构成的新型自动装填机械手，可实现在三维空间中进行作业，以此实现对弹丸的抓取以及弹丸位置的改变。根据弹丸的形状尺寸设计二指抱爪，所设计的二指抱爪可稳定地抓取弹丸，在抓取弹丸之后可实现二指抱爪的锁定，对电磁铁上电可实现二指抱爪的解锁，解锁之后可保证二指抱爪与弹丸顺利脱离；由弹丸位置的改变及装填的具体动作设计机械臂，保证所设计的机械臂与二指抱爪连接可靠，利用D-H参数法建立了机械臂运动学模型，并求得机械臂的运动学方程，通过控制机械臂的运动可实现装填动作的完成。利用三维建模软件建立装填机械手模型，且在模型建立后，利用动力学仿真软件RecurDyn对装填机械手进行运动学仿真，由此验证装填机械手设计的合理性，为加工与研制该自动装填机械手提供重要依据。

为有效解决特种车辆装备运维信息化程度低导致的故障检测排查困难等现实问题，提出了一种基于数字孪生的特种底盘混合诊断系统架构及系统建模技术。构建了包含多物理属性的数字孪生体模型，能精准反映远端车辆底盘的状态，实现了全方位的三维可视化监测；提出了一种融合智能检测、知识库诊断和人工专家诊断的混合诊断方法，相比现有方法能显著提高特种底盘的故障诊断效率和装备可靠性。分析了实际工况需求，制定了系统的技术、功能及通讯框架等顶层设计方案，为执行出车任务提供基于数字孪生体监测的混合诊断技术支撑；进一步设计实现了特种底盘混合诊断系统平台，实验验证了所提出架构的有效性。

以永磁同步电机(PMSM)双闭环调速系统为对象，在对其数学模型进行合理简化的基础上，综合考虑了逆变器开关周期、电流和速度滤波等环节的影响，给出了一种在频域进行PI控制器参数设计的整定方法。通过建立双环的数学模型，得到关于开环频域特征量的解析式，根据电流环在中低频段的特性以及转速环中阻尼系数难以精确测定的问题，分析推导了电流环和转速环PI参数简化设计的方法。利用工程经验将闭环时域指标转化开环频域特征量，并结合各类约束条件合理界定其取值范围，由此得到的PI控制器可以兼顾快速性和稳态跟踪能力。仿真和实物实验验证了整定方法的可行性，该方法确立了双环控制器参数与其对应的开环截止频率和相位裕度的解析式，并明确了开环频域特征量与闭环时域指标的关系，具有较强的工程参考和应用价值。

为满足现代装备轻量化要求，以无后坐力炮的钛合金与碳纤维复合身管为研究对象，采用静态水压试验方法测得变形率，分别与理论计算、数值模拟计算的变形率进行符合性验证，得到实测变形率与理论计算变形率误差在±5%以内，实测变形率与模拟计算变形率误差在±6%以内，变形率误差在可接受范围。对碳纤维复合材料身管进行水压爆破试验，结果表明：碳纤维T700和M46的安全应力和变形率分别为1.8744GPa、1.18%和1.4659GPa、0.6%,在该试验数据的基础上，使用实炮进行射击试验，测得的最大变形率为0.19%,该变形率小于0.6%,从工程应用角度考虑，钛合金内衬外缠碳纤维复合材料能够满足身管轻量化应用要求。

针对无迹卡尔曼滤波算法在滤波迭代过程中可能存在状态协方差矩阵非正定情况，导致跟踪误差较大甚至滤波易发散等问题，对无迹卡尔曼滤波算法进行了改进设计。在滤波迭代过程中对状态协方差矩阵进行QR分解和Cholesky分解，通过分解后的协方差平方根矩阵来进行滤波迭代，从而保证状态协方差矩阵的正定性，并利用加权最小二乘法进行量测数据同步融合。为验证改进算法的有效性，设计了雷达红外联合跟踪系统数据融合仿真测试实验，并与传统无迹卡尔曼滤波算法进行了比较。仿真实验结果表明：改进算法能够有效抑制跟踪误差、提升目标跟踪系统的鲁棒性，可应用于防空武器系统多传感器航迹信息融合系统设计。

针对垂直弹射过程中，由缓冲以及弹射后坐引发的对发射性能与阵地产生的负面影响问题，从缓冲吸能角度，提出按缓冲器的塑性应变能-压缩量关系曲线拟合并求导解算缓冲力-压缩量关系模型的方法，有效规避了缓冲力波动所造成的拟合漂移问题，并据此构造了模拟缓冲器的线弹性-塑性弹簧模型；依据弹射试验数据，反演了反后坐效应的动态数据，据此构造了模拟反后坐效应的非线性粘弹性-塑性弹簧模型；通过力元、状态变量及牛顿迭代法的有机结合，在动力学模型中实现了上述二模型的高效解算。仿真结果表明：两模型计算稳定高效且缓冲特性与有限元仿真结果高度吻合、反后坐效应和试验数据符合良好，这验证了数据处理方法的有效性和建模方法的可信性，为后续含缓冲和反后坐效应的弹射动力学仿真提供了一种稳定而又可信的建模思路。

针对当前部队装备综合保障能力无法很好适应部队快速发展需要，为解决在分析过程中存在主观因素较多、需求指标标准模糊以及可靠性不强等问题，运用一种基于灰关联分析的质量功能展开(GQFD)方法。通过构建装备综合保障能力需求分析质量屋模型，引入灰关联分析法，概述了GQFD的分析过程以及求解步骤，并通过实例应用分析，计算得到了以协同配合能力为最重要需求的装备综合保障能力需求重要度排序。与其他方法相比，该分析结果符合现阶段我军装备保障发展规律，验证了该方法的可行性和有效性，同时也对装备综合保障力量在下一步规划发展过程中应重点满足的需求提供了有效参考，从而提升装备综合保障效益。

针对电动缸驱动的车载破障武器随动系统控制问题，提出了一种基于指数收敛的干扰观测器和反正切滑模控制器的方法。研究了电动缸传动时系统具有的非线性增益，推导了电动缸机构的变传动比和变负载力矩的公式。为了对随动系统进行位置和速度控制，根据多项式Terminal滑模控制器的思想，采用等效趋近律的方法，设计了反正切Terminal滑模控制器(ATSMC),其具有全局鲁棒性和有限时间可达的能力；为了对系统内部的不确定性和外部扰动进行观测和补偿，设计了一种基于指数收敛的干扰观测器。对控制系统进行仿真，结果表明，ATSMC具有更好的鲁棒性，提高了随动系统控制精度，缩短了响应时间；基于指数收敛的干扰观测器能较好地补偿系统运行中产生的各种扰动，降低了系统稳态误差。

火炮武器装备调炮精度直接影响武器系统射击精度。基于3D激光雷达工作原理，结合火炮武器装备调炮工作过程，将3D激光雷达扫描测量空间点三维坐标的测量原理应用于火炮调炮精度检测，提出一种针对火炮调炮精度的检测方法。通过测量模型搭建，使用3D激光雷达扫描火炮身管(或火箭炮定向管)上能代表其轴线方向上的两个工具球，测量得到代表火炮身管轴线方向的两个工具球球心的三维坐标，进而解算出调炮后火炮身管轴线的方向角度和高低角度变化量；并开展测量精度分析和实验验证。该测量方法不仅具有测量精度高、测量简便的特点，还可以提高测量的自动化程度。

武器系统反应时间是反映武器装备自动化水平和火力反应能力的重要战技指标。针对某大口径自行加榴炮系统反应时间过长、作战效率较低、无法适应现代战场需求的问题，推导了操瞄解算模型，按照操瞄解算模型自动调炮，研究了操瞄调炮与弹药装填机构动作的特点和时长，设计分步并行的方法，优化了调炮动作与装填动作的联动过程，并进行试验对比分析。试验结果表明，相较于传统方法，优化后的方法使得该型自行加榴炮的平均系统反应时间减少了7.02s,系统反应速度提高了32.3%,使之可以快速、高效地完成规定的战术动作，明显提升其战场生存能力和作战效率。

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果，深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性，通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法，结合理论推导和数值计算，对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型，对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析；利用COMSOL软件进行仿真，得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数；并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析，深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性，进一步揭示其运动特性和响应机制，为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。

大口径火炮发射时产生的炮口冲击波会对炮手区域内设备及人员造成损伤。为研究大口径火炮发射时噪声场分布规律，基于有限体积法，采用SSTk-ω模型，根据某火炮实体模型建立了火炮计算区域三维仿真模型，利用动网格技术计算得到了不同内弹道参数下炮手区域超压随时间的变化规律，并与实验进行对照确认了计算的可靠性。计算结果表明，高压高速燃气从侧孔及炮口流出后不断发展，在火炮周围形成了带有周期性的压力膨胀波并对炮手区域产生影响；在总体噪声分布规律上，炮手区域内噪声集中于火炮模型对称面及地面附近；同时由于内弹道参数差异，整体的噪声水平随装药量增大而上升。计算结果为分析内弹道参数与炮手区域噪声分布规律的内在关系提供了有效参考。