论文部分内容阅读
现代战争战场态势错综复杂,情况千变万化。这就要求坦克具有高度的机动能力和准确的目标打击能力。如何提高坦克高速行进间的射击精度是一个多学科交叉的系统性问题,其相关研究涉及车辆制造,传感器研究,火控系统,伺服系统,控制理论,射击理论等多个领域。虽然相关工作者做了大量的研究,但是坦克高速行进间射击的精度还是不够理想,无论是理论上还是工程上都面临着诸多难题。本文针对坦克行进时身管炮口扰动对射击精度影响的这个问题点做了如下深入研究。 (1)分析了坦克行进间的解命中问题,指出了现行的解命中方法由于忽略了炮口的扰动速度,会使射击诸元的解算出现偏差。并基于目标匀速运动假设,针对搭载旋转弹的坦克,分别计算并比较了不考虑炮口扰动速度和考虑炮口扰动速度时解得的射击诸元。分析结果显示,过大的炮口扰动速度改变了弹丸出膛时速度的方向和大小,使解算得到的射击诸元相对于有效射击诸元出现了较大偏差,影响射击精度,不能忽略。 (2)分析了现有射击门体制在行进间射击情况下的不足,根据射击门的思想,结合炮口扰动速度与射击诸元解算偏差的关系,提出了一种速度-位置复合射击门。该种射击门综合考虑了炮口扰动速度和炮口指向偏差,将其等效转化为综合炮口指向偏差,以此偏差是否在有效射击区域内作为弹丸击发的标准。利用随机穿越特征量指标分析比较了复合射击门和传统射击门的性能,讨论了复合射击门应用的局限性。 (3)针对高速行进间身管振动引起炮口剧烈扰动的问题,以拉格朗日力学理论和弹性体振动理论建立了考虑身管振动的炮塔动力学模型,并给出了利用ANSYS有限元分析软件提取身管模态振动参数,修正炮塔模型的方法。该模型能够良好的反映炮塔和身管在伺服系统驱动力矩,载体运动产生的惯性力和惯性力矩,以及作用在身管上的分布控制力综合作用下的运动和振动状态。为进一步研究炮塔调动和抑制身管振动的综合控制问题提供了模型基础。 (4)针对上述炮塔模型,推导了其状态空间模型,并基于平方和(SOS)多项式方法设计了系统的H∞状态反馈控制律,炮塔系统在该控制律作用下可以在快速调炮的同时抑制身管振动。以身管模态动能和模态置信准则矩阵为基础设计了配置于身管上的传感器和作动器的位置优化准则,并基于混沌映射粒子群优化算法给出了最优位置的搜索算法。仿真分析表明优化配置后的传感器/作动器可以更加有效的完成抑制身管振动的任务。