弹药协调器动作可靠性估计

弹药协调器定位故障是火炮弹药自动装填系统的典型故障,其动作可靠性受多个不确定性因素影响,显式的极限状态方程难以获得。为计算协调器动作可靠性的定量数值,对协调器进行了不确定性建模,并根据标准状态的测试数据对模型进行了修正,构建了基于径向基神经网络的代理模型以提高计算效率,将网络输出与原始样本数据进行对比。结果表明,径向基神经网络能够很好地拟合原始模型。对代理模型进行了Monte-Carlo仿真分析,求解了定位误差的概率分布,弹药协调器的动作可靠性估计值为92.48%。     

火炮弹药协调器区间不确定参数辨识

火炮弹药协调器是一个复杂的多参数机电液一体化系统,在建立其动力学模型时,某些对系统性能有重要影响的不可测或难以测量的参数,只能通过辨识的方法获得。为了实现弹药协调器的参数辨识,在Simulink中建立弹药协调器的动力学模型与控制模型,并利用区间数描述系统动作过程中的不确定参数;利用区间序关系转换模型,将存在区间不确定参数的辨识问题转换成确定性优化问题进行求解;以协调器支臂角速度曲线的相似度作为优化目标,利用差分进化算法实现了弹药协调器的参数辨识;利用仿真数据确定了此方法的辨识精度满足要求,并利用测试数据对真实系统的参数进行了辨识,验证了此方法的可行性和有效性。     

某火炮药协调器动力学与控制一体化建模与分析

药协调器是某大口径火炮弹药自动装填系统的重要组成部分,是复杂的机电系统,其性能好坏将直接影响弹药自动装填系统的精度、可靠性和安全性.为了分析药协调器的动态特性影响因素以提高协调到位可靠性,对系统进行了仿真与试验研究.采用Adams和Simulink仿真软件分别建立了药协调器的动力学模型及控制系统模型,利用交互接口建立了...     

弹药协调器结构和位置控制动力学分析

提出了一种两自由度弹药协调器结构方案,研究了其在安装基础存在随机振动情况下的受控动力学行为。把安装基础的振动处理为弹药协调器所受的不确定性外部扰动力,并忽略弹药协调器对安装基础的作用,同时假设外部扰动力和控制力大小有界;根据协调器的第二类La- grange 方程以及一种特殊给定的隐式Lyapunov 函数,建立了协调器的非线性控制算法以及结构与控制的耦合动力学方程;利用牛顿迭代法与龙格库塔法,求解了上述受控系统动力学方程。计算结果表明,所提出的两自由度弹药协调器可以实现弹药在存在随机基础振动情况下的准确协调定位。     

基于虚拟样机的某弹协调器定位可靠性分析

弹协调器是大口径火炮装填系统的重要组成部分。针对某弹协调器的定位可靠性进行仿真分析及可靠度计算,在RecurDyn中建立弹协调器多刚体模型和刚柔耦合虚拟样机模型,导入Matlab中建立机械控制混合模型,在协调器协调65°的工况下,进行协调运动仿真。根据弹协调器样机试验测试结果对两种模型的仿真结果进行评价,其中刚柔耦合仿真模型的正确性得到验证;在考虑协调过程中的蜗轮的磨损、小平衡机压力变化、驱动电压变化3个影响因素的基础上进行仿真,从而得到可靠性分析数据;采用响应面法与蒙特卡洛法相结合的方法对协调器65°协调定位可靠度进行计算。     

某弹协调器减速器动力学仿真分析

弹协调器是自动装填系统中的重要部件,在使用过程中经常出现协调到位不准确的问题。以多体动力学理论和ADAMS软件为基础,建立某弹协调器多刚体虚拟样机模型,计算得到工作过程中减速器齿轮啮合力的变化曲线,利用ANSYS软件对协调器支臂进行柔性化处理,建立刚柔耦合虚拟样机模型,重新计算得到振动条件下齿轮啮合力的变化曲线。通过对两种仿真结果及与理论计算结果进行比较,得出冲击振动环境会对协调器协调定位精度产生较大的不利影响,为全面研究协调器协调定位可靠性提供了重要参考。     

巡飞侦察弹药定位精度及误差校正方法

巡飞侦察弹药在进行战场侦察和目标定位过程中,由于惯性导航设备测量误差的存在,使得侦察设备获取的目标位置信息误差较大。文中从误差产生的原因入手,对巡飞侦察弹药的定位精度进行分析,并提出了一种通过引入标定点位置信息对惯性导航设备的测量误差进行校正的方法,仿真结果表明:该方法能够有效的对导航设备的测量误差进行校正,极大的提高了目标定位精度。     

无人机对移动目标实时动态定位研究与实现

针对传统的无人机对地目标只能"冻结"图像后静态定位,而无法实时跟踪目标位置并得知运动趋势的问题,提出了一种针对运动目标实时动态定位的方法;采用"圆筛"原理优化实现运动目标轨迹展示与预测,并提高其定位精度;给出了工程实现的示例,并对其精度和误差计算方法进行了分析总结。试验结果表明:此方法的目标定位精度逼近静态定位,能够满足火炮等武器初始对准要求。     

基于SPCE-HDMR的某输弹协调机构稳健设计研究

针对某输弹协调机构不确定性输入参数众多、稳健优化设计计算量大的问题,提出一种基于稀疏混沌多项式展开的高维模型表达技术,即SPCE-HDMR,用于提高输弹协调机构的到位精度,其显著优势是能够明确输入参数的线性程度和耦合特性,将构造复杂高维代理模型由指数级增长降阶为多项式级增长。首先,明确输弹协调机构的不确定性输入参数,并对其进行分类; 然后,基于Cut-HDMR思想搭建输弹协调机构高维模型的函数扩展结构,利用优化拉丁超立方采样技术,结合稀疏混沌多项式展开方法,构建输弹协调机构高维模型的分量函数; 最后,进行了输弹协调机构的稳健优化设计研究。计算结果验证了该方法的实用性和有效性,且能够高效准确地提高输弹协调机构的到位精度。该方法为输弹协调机构以及其他工程机构的设计提供了理论参考。     

一种弹药协调器设计与动力学分析

针对坦克弹药协调机构的功能和要求,设计了一种由链条和液压缸组成的新型弹药协调器方案。利用动力学仿真软件ADAMS建立协调器动力学模型并进行优化以及仿真分析,得到其相应的动力学曲线和运动规律。对回转机构进行动力学优化使液压缸的最大作用力降低7.8%。提升机构在对弹药进行提升的过程中链条的位移量会有一定的波动,但大体上保持在±0.5mm范围内。安装板运动的速度也会在一定范围内跳动,但整体上保持为活塞杆移动速度的2倍,设计方案同时也对协调器机构的研究与分析具有一定的理论指导意义。     

基于二参数寻优设计点的混合结构可靠性分析算法

针对机械结构中既含随机变量又含区间变量的混合可靠性问题,提出一种基于二参数的混合可靠性分析算法。区间变量使可靠性分析问题变为双层优化问题,为降低双层优化模型对计算效率的影响,将其解耦为概率分析和区间分析高效循环序列迭代模型;在概率分析时,引入两个调 整参数,分别控制搜索步长和搜索方向,以实现寻优设计点、保证收敛的稳定性及搜索效率;在区间分析时,将区间分析问题转化为方便求解的二次规划问题,并结合梯度投影法搜索区间最优点;通过两个案例分析,对所提算法的计算精度和效率进行验证。结果表明：该算法与蒙特卡洛抽样法相比,计算的最大失效概率相对误差均在5%以内,且函数调用次数在1 000次以内即可达到收敛;当功能函数非线性程度较高时,该算法同样具有较高的计算精度、效率及收敛稳定性。     

基于凸优化的水下载体定位研究

基于单信标测距的定位方法,是水声定位技术一个新的研究方向,具有重要应用价值。针对单信标测距定位问题最小二乘结构,对高度非凸的测距定位方程首次提出了基于凸优化的解算方法。对带有误差的测距量测方程添加不等式约束条件,将其改写为有约束的解算方程;对目标函数和约束条件进行放射近似,将其进行凸化处理;引入松弛变量和罚函数,降低对迭代初值的敏感度。仿真结果表明：对于不同量级的初值误差,定位结果的差别在厘米量级,所提算法不需要可靠的初值即能迭代收敛得到高精度的定位结果;信标与圆形航迹的圆心距离越近,定位精度越高。通过湖上试验,进一步验证了所提算法的有效性。     

应用直接配置非线性规划法求解最优气动辅助轨道转移

首先研究了一种求解轨迹最优化问题的直接方法,即直接配置非线性规划方法(DCNLP),该方法使用分段的多项式来代表系统中的状态变量和控制变量,并通过配置来满足系统微分方程,最终将最优控制问题转化成非线性规划问题。然后将该技术应用到异面气动辅助转移问题中,通过采用大气外轨道预调整方案,增加了大气入口速度,针对大气内飞行的动力学方程,建立极小时间性能指标,将最省燃料指标转化为相应的最佳入口、出口条件。最后针对形成的最优控制问题,应用DCNLP方法进行求解,成功地得到了大气飞行最优轨迹。     

一种超音速火箭靶弹程序角优化方法研究

针对方案制导超音速火箭靶弹平飞段供靶性能优化问题,提出了一种俯仰程序角优化方法。考虑靶弹弹道始末端点约束及平飞段性能约束,在火箭靶弹纵向飞行平面内建立起俯仰程序角优化设计模型。基于Gauss伪谱法将飞行过程约束转化成对俯仰程序角的约束,将最优控制问题转换为对俯仰程序角的非线性规划问题;利用序列二次规划算法求解。仿真结果表明,该方法能够快速获取最优俯仰程序角,并且具有良好的鲁棒性,为实际工程设计提供参考。     

基于随机规划的火炮膛内发射性能不确定性优化

为了研究大口径火炮膛内发射性能的不确定性优化问题,编制了内弹道程序并嵌入ABAQUS有限元软件进行二次开发,构建了膛内发射动力学模型。综合考虑火炮内膛结构参数、弹丸结构参数与发射装药参数等不确定性因素,通过分布参数模拟其随机特性,利用BP神经网络建立了膛内发射动力学模型的代理模型。基于蒙特卡洛模拟得到不确定约束函数的概率分布,以内弹道性能指标构建概率约束函数,以起始扰动的均值与标准差构建不确定目标函数,建立膛内发射性能的随机不确定性优化模型。运用多目标遗传算法进行优化求解,获得了该问题的最优解与不确定参数的合理区间,证明了该方法的有效性。     

基于盲源信号分离的加工误差分离方法研究

针对当前加工误差分离方法无法分离相近尺度系统误差的缺点,提出了一种基于独立成分分析的加工误差分离方法。建立了各误差源所导致的系统误差和总的系统误差之间的传递模型;根据盲源信号分离相关理论,建立了基于负熵固定点算法的加工误差分离模型,实现了相近尺度的系统加工误差分离,并利用主成分分析法给出了误差源数量确定的方法。以某陀螺仪的某加工面加工误差分离为例对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的误差分离方法可有效实现相近尺度的加工误差分离。针对当前加工误差分离方法无法分离相近尺度系统误差的缺点,提出了一种基于独立成分分析的加工误差分离方法。建立了各误差源所导致的系统误差和总的系统误差之间的传递模型;根据盲源信号分离相关理论,建立了基于负熵固定点算法的加工误差分离模型,实现了相近尺度的系统加工误差分离,并利用主成分分析法给出了误差源数量确定的方法。以某陀螺仪的某加工面加工误差分离为例对所提出的方法进行了验证,结果表明所提出的误差分离方法可有效实现相近尺度的加工误差分离。     

地磁场中磁目标的等效衰减磁矩定位方法

为在地磁场中获取磁目标的位置参数,提出了一种基于等效衰减磁矩的磁目标定位方法。建立了正六面体的测量模型,计算了正六面体中心点和侧面中心点的等效衰减磁矩,得到了磁偶极子目标的定位公式。分析了地磁场、磁梯度测量噪声、正六面体边长基线及磁力仪测量精度等因素对磁偶极子目标定位结果的影响。仿真结果表明：该方法能有效克服地磁场的干扰,实现对磁偶极子目标的可靠定位;与以往的计算模型相比,在张量差分计算基线相同的情况下,可使原模型体积减小64.7%,定位精度更高。     

考虑区间不确定性的某弹丸提升装置参数优化

针对某自动装填系统弹丸提升装置在使用过程中出现的性能下降问题,提出一种考虑区间不确定性的提升装置参数优化方法。基于动力学分析软件ADAMS建立提升装置的机电液耦合模型,将液压系统参数和摩擦系数作为区间不确定量,利用区间数序关系将构件载荷及其波动区间最小转化为确定性优化目标。采用拉丁超立方抽样(LHS)技术进行抽样仿真,基于径向基函数(RBF)神经网络方法构建了提升装置的近似模型,大大提高了优化求解效率。基于多岛遗传算法和序列二次规划法的双层嵌套优化方法求得系统的鲁棒解,仿真结果与试验结果均验证了该方法在解决自动装填系统等复杂问题中的有效性和适用性。     

沿飞行弹道的扰动引力逼近方法

为实现导弹飞行过程中的扰动引力补偿,提出了一种基于网函数逼近理论的扰动引力模型构建和快速赋值方法。推导了该方法的赋值误差,分析了影响赋值精度的主要因素,计算了该方法应用于不同射程、不同射向及不同区域弹道中的扰动引力重构结果以及由赋值误差产生的落点偏差。结果表明,对于射程为12 000 km的弹道,当存储量约为1 000个数据时,即可将赋值误差及其引起的落点偏差控制在10^-2 mgal量级和8 m以内,全程弹道生成时间远小于其他方法。该方法能够实现沿任意飞行弹道的扰动引力快速赋值,其赋值精度、计算速度和存储量均满足弹道计算要求。     

关节齿隙对空间机械臂末端定位精度的影响

研究齿隙存在情况下机械臂末端定位误差达到要求精度的概率。分析了现有齿隙模型的优点和缺点,对其中的死区模型进行改进,提出齿隙的随机变量模型。将此模型作为3关节机械臂的关节误差,导出机械臂末端定位误差的随机模型,并利用Taylor公式对模型作了近似处理,得到以关节误差的二次函数表示的简化模型,并在关节空间中讨论了末端定位误差的最大值和最小值问题。分4种情形给出定位误差达到要求精度的概率,为多阶段任务系统的路径规划和任务优化提供了依据。