第四代火工品部分概念初步探讨

针对第四代火工品的典型结构组成,探讨了其基础研究过程中涉及的部分概念,主要包括MEMS火工品、微纳结构药剂、微结构换能元、原位装药技术、直写墨水药剂、微含能芯片和微起爆序列等,为第四代火工品的发展提供技术支持。     

基于最大似然估计和混合梯度优化的射手模型辨识

光纤制导过程中射手对于光电显示的响应及其控制行为将直接影响弹药的制导控制性能。针对此问题,将最大似然估计法应用于射手模型辨识研究中。为解决辨识过程中遇到的非线性优化问题,采用遗传算法和高斯-牛顿优化算法混合策略提高寻找全局最优解的概率,并使用单纯形法提高算法鲁棒性。基于交叉原理提出适用于导引头回路的精确模型,设计仿真实验平台并进行了多轮次人在回路实验,将输出误差框架下的最大似然估计方法成功应用于实验数据中。结果表明：混合梯度优化算法能够找到全局最优值,辨识模型能够准确反映射手本身的动态特性,辨识方法和辨识的射手模型对于光纤寻的弹药制导控制系统设计具有一定的实际意义。     

压制退模一体机控制系统

为满足小批量火工品药柱生产需求,设计一种能自动识别并连续进行压制退模的控制系统。通过对压制及退模过程中压力特性曲线进行分析,建立系统控制模型。实际测试结果表明：该控制系统运行稳定,能准确辨识出压制及退模工序并切换相应控制程序;在压制模式下能满足设计精度要求。     

基于极大似然法的高速无人艇操纵响应模型参数辨识

高速水面无人艇操纵性预报精度取决于其运动模型中的参数获取精度,针对传统扩展卡尔曼滤波算法难以获取较高精度的模型参数问题,提出一种采用极大似然法辨识获取无人艇操纵运动2阶非线性响应模型参数的方法。基于某无人艇响应模型参数进行20° Z形仿真实验,采集艏向角和舵角变化数据,根据辨识原理与前向差分法设计一种极大似然辨识方法,通过辨识获取了模型参数。进一步研究发现在极大似然法辨识过程中部分参数有参数漂移现象产生,分析得到参数漂移产生的原因在于使用差分法处理Z形实验数据时忽略了舵角变化率的影响。采用正弦仿真实验数据结合极大似然法进行改进辨识研究,其舵角变化率可直接对舵角求导得到。针对极大似然法与扩展卡尔曼滤波算法的辨识结果展开操纵运动仿真实验。实验结果表明：通过极大似然法辨识获取的参数比传统卡尔曼滤波算法能更精确地预报无人艇的操纵运动,且基于正弦仿真实验数据辨识能有效解决极大似然法的参数漂移,从而为极大似然法辨识结果提供更高的精度。     

基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的多股螺旋弹簧动态响应模型参数辨识和分析

针对传统方法在辨识多股螺旋弹簧（以下简称多股簧）非线性响应模型参数时效率较低、精度较差的问题,提出带噪声统计估计器的自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法。该算法通过对多股簧试验数据中的量测(过程)噪声进行递推和估计,能够确保非线性模型参数辨识的收敛性;结合多股簧动态试验对该算法进行检验。研究结果表明：即使在量测噪声级别较高的情况下,AUKF算法也可以准确地求出多股簧的动力学模型参数;在预测多股簧动态响应过程中,若预测振幅和参数辨识所用振幅相差太大则会导致较大的预测误差;当加载速度变化时,多股簧动力学模型中的迟滞部分参数基本不变,但0阶非线性刚度系数和非线性放大因子变化较大。     

液压转台摩擦模型优化辨识

针对液压转台系统存在的非线性动态磨擦辨识精度不高的问题,提出将一种基于优化策略的算法应用于液压转台的LuGre摩擦模型参数辨识以提高动态摩擦辨识精度。基于优化策略的遗传模拟退火算法既具有遗传算法的全局性和并行性,又具有模拟退火算法的局部搜索能力,可以提高非线性动态摩擦辨识精度。在介绍液压转台LuGre摩擦模型基础上,推导了基于优化策略的LuGre摩擦模型动态摩擦参数和静态摩擦参数的辨识方法并应用于液压转台系统,最后的仿真实验验证了这种方法的有效性。     

基于改进的粒子群优化扩展卡尔曼滤波算法的锂电池模型参数辨识与荷电状态估计

为解决锂电池荷电状态（SOC）难以精确估计的问题,提出了基于改进的粒子群优化扩展卡尔曼滤波（IPSO-EKF）算法预测电池SOC。为减小参数非线性特性影响,重新构建了EKF算法电池状态空间方程,以辨识出的电池模型参数为基础,获得SOC最优估计。采用IPSO算法优化EKF算法噪声方差矩阵,解决系统状态误差协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵最优解获取难题,进一步提高SOC的估计精度。计算结果表明：IPSO-EKF算法能够精确地辨识电池模型参数和SOC值,并能够很好地修正状态变量初始误差。     

基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列技术研究进展

弹药信息化、智能化、小型化发展,对火工品提出了换能信息化、结构微型化、序列集成化的要求,微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）火工品技术孕育而生。近年来,随着微小型无人平台技术的发展,形成了新型微毁伤形式,对微起爆序列这一系统级MEMS火工品的应用提出了迫切的需求。本文侧重于微起爆序列的应用及要求,在微换能元设计及能量控制、微起爆能量控制及器件化、微传爆能量传递与隔爆控制、微起爆序列设计与集成及序列可靠性评估5个方面,对基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列研究进展进行了总结。在此基础上,讨论了微起爆序列进一步发展的建议：深化微起爆传爆机理的基础研究;推进数字化工程,提升正向设计能力;加强大批量生产能力;加强微起爆序列样机的应用验证,提升技术成熟度。通过对微起爆序列技术现状的分析和未来发展的建议,以期为同行继续深入系统地开展微起爆序列技术研究、推动其应用进程提供有益参考。     

自适应解耦控制方法的研究

设计了一种改进的自适应解耦控制方法，即采用修正的RLS算法辨识系统线性部分的模型，用神经网络来逼近通道间的耦合、非线性及未建模动态项，进而增强了自适应控制的精度和鲁棒性。该方法能解决不确定性系统的多变量耦合问题。最后，给出了该算法的实现步骤及仿真结果，表明该方法是可行的。     

基于MEMS工艺的微起爆器性能研究

针对MEMS火工品低能化、集成化技术要求,设计了一种基于MEMS工艺的微起爆器,通过仿真计算获得了基体材料、换能元材料、火工药剂与微起爆器起爆性能的影响规律,确定了微起爆器的结构参数;通过MEMS工艺完成微起爆器一体化集成制作,对结构参数以及起爆性能进行了测试,结果表明结构尺寸与设计尺寸误差小于6%;微起爆器发火电压小于3V,装药直径1mm、装药量2.0mg时,可以可靠起爆CL-20炸药,实现了低能化、集成化的要求,为MEMS火工品提供技术支撑。     

基于定性与定量检测的火工品剩余寿命预测方法

针对火工品加速寿命试验及检测只对其整体进行,没有与火工药剂在相同条件下的性能变化相结合的问题,设计了火工品和火工药剂的步降应力加速寿命试验方案,以提高试验效率、扩大寿命预测的信息量。通过对试验后火工品和火工药剂的定性与定量检测,建立火工品可靠度变化曲线和火工药剂性能退化曲线,将两者相结合得到火工品失效判据及剩余寿命预测模型。实例分析表明,该方法降低了寿命预测的难度和工作量。     

基于超级电容充放电的火工品启爆仪

为解决传统火工品启爆仪存在体积与质量较大、输出电压不可调,难以满足复杂起爆要求的问题,提出一种新型火工品启爆仪.采用基于超级电容模组的充放电路,阐述总体方案设计,分别进行软、硬件设计,并以某型火工品启爆要求为基准进行样机测试.实验结果表明:该装置具有输出电压可调且易于携带的优点,具有广泛的应用前景.     

电火工品发火可靠性数字化测试技术研究

为解决部队电火工品发火可靠性测试精度、自动化和数字化程度低的难题,对电火工品发火可靠性检测的数字化测试进行研究。将嵌入式微处理器技术、数调线性电源技术与数字电子测量技术相结合,设计、制造了测试系统的软、硬件。介绍了测试系统组成及工作原理,并根据电火工品的电阻值大小和在规定电参数下是否发火判定电火工品的可靠性。结果表明:该技术能解决部队电火工品发火可靠性测试精度、自动化和数字化程度低的难题。     

用于火工品压制的伺服压力机控制系统

针对目前国内火工品生产过程中普遍使用的几种压药方式存在压力精度低、稳定性差等问题,设计1台整机防爆的精密电子伺服压机,并重点研究作为压机核心的控制系统的搭建和压力控制算法设计.基于某类火工品压药过程中的具体工艺要求及技术指标,确定该型号压机的整体结构及电气控制系统设计,结合压药过程中压力被控对象的特点,设计一种基于变速积分PID算法的压药压力控制方法,并进行压药过程实验.试验结果表明:该算法的压药压力控制效果明显优于经典PID算法,成功实现了压机有效工作区间内输出压力0.3%的技术要求.该防爆伺服压机已成功应用于我国某厂的火工品压制生产中.     

90年代美国火工品技术发展规划及研究进展

介绍了90年代美国国防部、能源部、航天局关于火工品技术的项目及其背景,综述了美国火工品技术的发展趋势及研究进展,提出了激光点火（起爆）、钝感高能起爆技术以及钝感高能火工药剂是今后的发展方向。     

ANBDF炸药的短脉冲起爆感度研究

采用喷射结晶法制备超细7-氨基-6-硝基苯并二氧化呋咱(ANBDF),利用金属箔电爆炸驱动飞片的加载技术,研究了ANBDF炸药的短脉冲冲击起爆性能.研究结果表明ANBDF炸药最小起爆能量为0.892J,50%起爆速度为3 064.7m/s,可以用于冲击片雷管始发装药.     

一种软硬件结合确保火工品测试安全的方法

针对工程应用中如何确保含火工品类单机设备测试安全性的问题,提出一种软硬件结合的火工品测试方法。在地面测试系统硬件中采用火工品动态识别技术,在软件中增加火工品状态表征字。工程实践验证结果表明：该方法在提高火工品测试覆盖性的同时确保了测试安全,为工程设计领域提供一种可靠的方法。     

基于火工品装药机的倒余药机构控制系统分析

为解决火工品制造工艺中的实际问题,设计一套伺服电机控制系统.对装药设备的结构模型进行分析,基于PROFINET总线,构建PLC-驱动器-伺服电机的控制模型,对控制系统的具体实现过程进行阐述,运用模糊控制方法确定模糊控制规则.分析结果表明:该系统能平稳、快速地实现装药机的自动上药和倒余药,消除人工操作的安全隐患,提升生产线的本质安全度.     

火工品氦质检漏充氦机的研制

为评价火工品的密封性能,满足氦质检漏的充氦要求,设计了一种安全防爆、—体化的氦质检漏充氦机,对其测试原理、系统结构及操作方法进行了介绍.实际应用表明该设备操作简单方便,能很好适应火工品氦质检漏的充氦需要,可广泛推广应用.