某中口徑自行火炮自動(dòng)裝填系統(tǒng)關(guān)鍵問題研究.pdf

1、彈藥自動(dòng)裝填系統(tǒng)是現(xiàn)代中大口徑自行火炮的關(guān)鍵子系統(tǒng)，與其他自行火炮子系統(tǒng)及整個(gè)自行火炮大系統(tǒng)之間存在密切的相互作用和影響，許多技術(shù)問題亟待解決。本文以“十二五”研究課題為背景，應(yīng)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、確定型優(yōu)化、魯棒優(yōu)化、模糊數(shù)學(xué)、滑模控制等理論對(duì)某中口徑自行火炮彈藥自動(dòng)裝填系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了深入研究，為工程實(shí)際問題的解決提供理論支撐。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)介紹了某中口徑自行火炮彈藥自動(dòng)裝填系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、系

2、統(tǒng)構(gòu)成，簡(jiǎn)要敘述了各組件的功能、工作原理，系統(tǒng)地介紹了彈藥自動(dòng)裝填系統(tǒng)的工作流程。分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的動(dòng)力學(xué)特性，在進(jìn)行了相關(guān)的受控動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)上，提出傳統(tǒng)自動(dòng)裝填系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題，并在后續(xù)章節(jié)中進(jìn)行分析研究，為尋求若干行之有效的方法提供理論依據(jù);
　　(2)針對(duì)某中口徑自行火炮自動(dòng)裝填系統(tǒng)協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)油缸驅(qū)動(dòng)力大引起的沖擊振動(dòng)嚴(yán)重的問題，采用確定型多目標(biāo)優(yōu)化方法改善其響應(yīng)性能。引入多目標(biāo)優(yōu)化模型，簡(jiǎn)要介紹了Pareto最優(yōu)解的

3、概念，概括和總結(jié)多目標(biāo)優(yōu)化問題的處理方法及多目標(biāo)進(jìn)化算法及工程優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)踐中的注意事項(xiàng)。結(jié)合多目標(biāo)進(jìn)化算法，對(duì)自動(dòng)裝填系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)器多目標(biāo)多學(xué)科一體化設(shè)計(jì)優(yōu)化問題進(jìn)行了分析研究，優(yōu)化后選擇的偏好解使得原協(xié)調(diào)器系統(tǒng)具有更好的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)性能;
　　(3)針對(duì)確定型優(yōu)化存在的問題，提出了參數(shù)區(qū)間不確定魯棒優(yōu)化技術(shù)，并應(yīng)用于彈藥自動(dòng)裝填系統(tǒng)協(xié)調(diào)器多學(xué)科優(yōu)化問題。通過(guò)將參數(shù)區(qū)間變化從參數(shù)變差空間映射到目標(biāo)和約束空間，得到了目標(biāo)和約束性能退化

4、估計(jì)，并作為原優(yōu)化問題的附加約束，形成了外層——內(nèi)層的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。針對(duì)桁架結(jié)構(gòu)不確定問題、機(jī)械臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題以及雙目標(biāo)函數(shù)問題進(jìn)行了對(duì)比研究，獲得了理想的優(yōu)化結(jié)果，并將該方法應(yīng)用于某中口徑火炮協(xié)調(diào)器系統(tǒng)的不確定優(yōu)化問題，結(jié)果顯示了參數(shù)區(qū)間不確定魯棒優(yōu)化方法能夠很好的處理具有參數(shù)不確定的復(fù)雜工程問題;
　　(4)考慮自動(dòng)裝填系統(tǒng)彈藥艙P(yáng)D控制的缺點(diǎn)，結(jié)合模糊變換方法，提出了一種強(qiáng)魯棒性滑?？刂撇呗?。介紹了非奇異終端滑模變結(jié)構(gòu)控制及全局

5、快速滑模變結(jié)構(gòu)控制理論，結(jié)合兩者的非奇異特性與快速響應(yīng)特性，利用模糊數(shù)學(xué)的方法，得到了模糊運(yùn)動(dòng)滑模變結(jié)構(gòu)控制策略，基于斯坦福機(jī)器人模型進(jìn)行了對(duì)比研究，獲得了較優(yōu)的控制性能。針對(duì)動(dòng)態(tài)彈藥艙控制系統(tǒng)，通過(guò)與傳統(tǒng)的PD控制結(jié)果相比，該控制策略只需估計(jì)攝動(dòng)及擾動(dòng)的大小，提供簡(jiǎn)單的確定性物理模型，即可獲得較優(yōu)的控制性能;
　　(5)研究了中大口徑火炮輸彈過(guò)程中存在影響彈丸在膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特性和火炮的射擊精度的彈丸卡膛一致性問題?？紤]輸彈過(guò)程中的