基于互感式位移传感器的小口径火炮内径测量系统设计

火炮身管内径测量属于深孔盲探测量技术领域,是火炮内膛质量检测维护的必要技术手段。本文分析了当前各种火炮身管内径检测技术存在的缺陷,提出了一种全新的基于互感式位移传感器的火炮内径测量技术,通过计算机控制可实时显示测量结果,实现了小口径线膛火炮内径的精确测量。应用结果表明,该技术测量精度高、便携易操作、经济耐用,可广泛应用于火炮身管内径的测量,该项技术获得到了广泛的推广应用。     

基于振动特征的火炮身管打击精度控制仿真

针对当前方法对火炮身管的打击精度进行控制时,控制所用的时间较长,控制后火炮身管在振动影响下的位移较大,存在控制效率低和控制精度低的问题,提出振动特征的火炮身管打击精度控制方法.在火炮发射动力学理论的基础上分析弹丸膛内运动以及火炮身管的后坐复进运动情况,构建火炮发射动力学模型,在火炮发射动力学模型的基础上分析火炮身管的振动特性.采用粒子群优化算法结合火炮身管的振动特性,对PID控制器中存在的关键控制参数进行优化,利用优化后的PID控制器对火炮身管的打击精度进行控制.仿真结果表明,所提方法的控制效率高、控制精度高.     

一种改进的火炮身管指向视觉测量方法

身管指向测量是实现自行高炮火控系统精度闭环测试中的一个难点,为解决这一难题提出了一种改进的火炮身管指向的视觉测量方法,将视觉测角方法推广到工程实际;首先介绍了火炮身管指向的视觉测量方法的基本原理;然后运用旋转矩阵描述了标志物与火炮身管之间的相对位置关系,由此定义了3个偏差角参数,并根据身管与标志物之间的相对位置关系及其运动规律推导了高低角、方位角与外参矩阵满足的约束方程,进而解出了这两个角度;最后进行了偏差角补偿实验,实验结果表明该方法有效解决了工程实际中偏差角导致的解算不准确的问题,其高低角测量精度可达0.05°,方位角测量精度可达0.1°。     

火炮身管壁厚差超声测量中的误差源分析

壁厚差是衡量炮管质量的一个重要指标,通过将超声技术用于火炮身管壁厚差测量,可以较大地提高火炮身管的加工精度。通过对测量过程中的误差源进行分析,找出相应的消除措施,可以将测量精度提高到0.1mm。     

弹丸膛内发射全过程仿真方法研究北大核心

针对弹丸在炮膛内发射过程的非线性、高度耦合、大变形等极限状态的问题,合理确定和处理了弹丸与火炮身管的材料本构模型、摩擦和接触,建立了完全符合真实尺寸和发射状态的有限元仿真模型,实现了弹丸在火炮膛内发射全过程的仿真分析。并将仿真结果与真实的火炮射击试验结果进行了对比,验证了有限元仿真模型和仿真结果的正确性、有效性和精确性,计算结果稳定可靠,为火炮身管、炮弹的设计以及弹炮匹配性分析提供了一种有效的有限元分析方法。     

基于CCD成像和计算机图像处理技术的火炮内膛自动检测

基于CCD成像技术的火炮身管测径窥膛仪使火炮的内膛图像可输入计算机进行采集，为火炮的自动检测提供了方便。本文根据火炮的维修鉴定标准，利用计算机图像处理技术，提出了对火炮内膛损伤情况进行自动检测判断的方法，提高了火炮检测的客观性和准确性。     

多模块蛇形管道打磨机器人的设计与分析

设计了一种由多个模块构成的蛇形管道打磨机器人,各个模块之间可以快速拆装,其中驱动模块为机器人在管道中前行提供动力牵引．该机器人可以主动适应内径为250 mm~450 mm的直管道、弯管道及其组合管道,可以在管道内部实现以打磨作业为主的作业功能．同时,提出了适用于蛇形管道打磨机器人自身过弯管的速度模型,通过对机器人的力学分析得出各个模块之间相互作用力的计算方法及影响机器人在管道内部转体运动发生的因素．在ADAMS软件中进行了虚拟样机仿真验证,初步验证了蛇形管道打磨机器人的通过性并得出机器人在管道内部前行的最佳匹配．最后,搭建了实验平台,制作了机器人真实样机,验证了机器人对内径为250 mm~450 mm管道的适应性、通过性及作业效果．     

小内径管道检测用振动驱动机器人的设计与试验

针对目前胶囊机器人普遍存在爬行速度慢、远程操控过程复杂的问题,开发了用于小内径管道检测的振动驱动机器人.基于非光滑多体动力学,建立了样机动力学特性的数学模型,在建模中考虑了摩擦和冲击两种非光滑非线性,数值分析了机器人的运动行为及参数影响.进行了机器人样机的研制,包含微控制器、无线控制模块等,并在透明亚克力管道中进行测试.机器人长50mm,直径28mm,可以达到7.5mm/s的最大前进速度和-3.5mm/s的最大后退速度.研究证明了该型振动驱动机器人进行小内径管道检测的可行性.     

带有大刚度柔性梁系统的非线性控制

针对火炮身管振动影响射击准确度的问题,建立考虑身管微形变的炮塔动力学模型和状态空间模型.基于该系统模型,利用多项式平方和(SOS)方法设计非线性状态反馈控制器和非线性状态观测器,给出控制器和观测器在设计时满足分离原理的条件.数值仿真结果表明,所提出的方法可以使火炮随动系统在驱动炮台的同时有效抑制身管振动.     

基于激光测量的身管磨损量检测系统研制

火炮身管内膛磨损量是其使用和预测火炮寿命的主要参数之一，准确的测量内膛磨损量对于提高射击精度和预测火炮剩余寿命都有着重要作用。文中提出了用激光测距原理测量身管内径，求解磨损量的方法；阐述了整个检测系统研制方案及其实现过程。系统经过测试，表明该系统测试精度高，误差在0．05mm以下，检测速度快，大大提高了检测效率，达到了预定设计要求。     

放入式电子测压器的校准技术研究

电子测压器是理想的火炮膛压测试仪器,用经过静态标定的测压器测得的火炮膛压峰值与铜柱测压器测得的峰值相比散布很大.究其原因可能是选用的压力传感器的带宽无法完全覆盖膛压信号的带宽,也可能是火炮发射时的恶劣环境改变了传感器的动态特性.针对上述问题,通过准δ函数校准法得出压力传感器的频响特性完全满足测量膛压的要求.设计了模拟膛压校准装置,能模拟火炮膛内高温高压环境,产生幅值在80 MPa~800 MPa,脉宽在10 ms~20 ms的压力信号.实弹测试数据表明,经过模拟应用环境校准后的测压器所测压力峰值分布稳定性好、置信度高.     

基于弹道修正技术的反炮位侦测研究

炮位侦测技术自出现以来一直对火炮生存构成极大威胁.为了解决这个问题,已有很多方法被提出.以制导炮弹为武器背景,弹道修正技术被用来达到反炮位侦测的目的.首先对上世纪80年代炮位侦测技术的出现和上世纪90年代制导炮弹的应用做了简要介绍,接着分析了炮位侦测的原理,并针对性的给出了运用弹道机动实现反炮位侦测的原理,然后进一步研究了制导炮弹初始机动段的控制方案,通过理论推导和计算机仿真,讨论了过载指令大小及作用时间长短与反炮位侦测效果的关系,并给出了一些初步结论.     

电力机器人载波通信异常信号自动识别控制系统设计

为了提高电力机器人载波通信异常信号的检测识别能力,提出基于波束形成和滤波调制的电力机器人载波通信异常信号自动识别控制方法。构建电力机器人载波通信信号采集模型,采集电力机器人载波通信信号,并对信号进行预处理。建立电力机器人载波通信异常信号的滤波检测模型,采用空间反馈波束集成方法进行电力机器人载波通信信号的谱分解和脉冲展宽调制,提取通信异常信号特征,实现电力机器人载波通信异常信号自动识别和优化控制。仿真结果表明,采用该方法进行电力机器人载波通信异常信号识别的准确概率较高,特征辨识能力较好。     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

A study on state recognition in wide area by aerial image analysis

In recent years, the technologies of computer vision and robotics have been developed rapidly and used in many fields, especially on wide-area surveillance. Previously, several studies on visual surveillance have been executed. However, problems of narrow field of view and poor tracking capability still exist. To solve these problems, we propose a new visual control method to achieve automatic human tracking for flying robot. The method consists in integrating multiple modules to detect the moving direction of human automatically and tracking the subject in real time by performing autonomous control of the flying robot. To achieve automatic human tracking, it is essential to detect the moving direction of the subject accurately. Therefore, an algorithm to integrate human detection, human tracking, contour extraction, and moving direction detection and prediction is proposed in our study. In addition, flying robot is controlled by the correct moving direction of human. Evaluation experiments are carried out in simple environment and cluttered environment. Experimental results utilizing flying robot have shown the effectiveness of the proposed method.     

无人仓多搬运机器人协同作业轨迹自动控制研究

由于无人仓多搬运机器人协同作业线路较为复杂,导致协同作业轨迹控制难度增加,为了保证多搬运机器人能够按照规划路线执行搬运作业,提出了无人仓多搬运机器人协同作业轨迹自动控制方法;采用栅格图建模法,结合无人仓内货架的实际分布情况,建立无人仓环境场景;从组成结构、运动学以及动力学3个方面,构建搬运机器人的数学模型;遵循就近原则分配多机器人搬运任务,规划多搬运机器人的协同作业轨迹,根据多搬运机器人实时位姿的自动检测结果计算控制量,利用作业轨迹自动控制器的安装与运行,完成无人仓多搬运机器人协同作业轨迹的自动控制任务;实验结果表明,在该方法应用后,多搬运机器人在无人仓中的作业轨迹与规划轨迹基本相同,计算得出的平均位置控制误差和姿态角控制误差分别为2.27 cm和0.05°,搬运机器人的碰撞次数能被控制在规定范围内,实际应用效果好。     

基于视觉传感器的障碍物检测

针对移动机器人双目视觉障碍物检测的实时性和准确性两大难题,提出了一种适用于室内复杂背景的障碍物检测方法。通过Retinex图像增强操作消除环境光照不均匀的影响;运用扫描线种子填充算法分割图像中的路面、背景和障碍物;通过二值化处理、边缘检测提取障碍物的轮廓信息和位置信息。在AS-RE轮式机器人平台上进行实验,实验结果表明,机器人能够在室内环境中稳定地实现自主避障功能,验证了提出的双目视觉障碍物检测算法的可行性。     

基于神经网络技术的机器人并发故障自动诊断方法

为了提高柔性负载抓握机器人的故障检测能力,提出基于神经网络技术的机器人并发故障自动诊断方法.运用高分辨的智能传感器信息识别技术,结合刚度和强度等机械结构特征分析,构建柔性负载抓握机器人的故障信息采集模型,采用变刚度原理,提取柔性负载抓握机器人的振荡信息特征,通过谱特征检测和动态信息融合进行柔性负载抓握机器人的故障信息的...     

基于神经网络的装弹机器人伺服控制研究

火炮的自动装弹是实现装备自动化的重点研究方向。目前的装弹机器人主要通过预先进行轨迹规划,末端夹持炮弹后控制伺服电机进行关节的转向,将炮弹送入炮管,受环境、制造精度等因素影响,实际运行时电机的误差会不断增大,对关节的转向精度造成影响。本文提出基于五次多项式插值与神经网络的伺服电机控制方法,通过MatLab的Simulink工具箱进行仿真。结果表明,神经网络PID控制可以提高伺服电机的响应速度,五次多项式插值可以使运行曲线平稳,对于关节的精确转向有较好的改善作用。