某火炮回转式自动化弹仓定位控制研究

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回转式自动化弹仓是基于某新型预研项目进行研制的,自动化弹仓是该项目的重要组成部分。回转式自动化弹仓的控制精度对于火炮射击任务的顺利完成具有至关重要的影响,其中回转式自动化弹仓采用的是立式弹仓设计,其定位精度将直接影响与弹仓配合的机械手取弹任务。因此,回转式自动化弹仓的控制精度与稳定性决定了火炮的射击性能。在本文中,针对155毫米火炮回转自动化弹仓定位控制及精度等问题进行研究。文中对回转式自动化弹仓进行三维建模,结合多体动力学相关知识理论,运用ADAMS软件对弹仓进行动力学分析,分析弹仓分别在炮车载体行进状态与炮车载体固定状态下的动力学特性。以永磁同步电机为控制对象进行模拟仿真,结合蚁群优化算法、自适应控制以及改进型近似变结构控制对弹仓的定位控制进行仿真研究与结合弹仓实验台架进行实验研究。通过Adams/Simulink联合仿真与弹仓台架实验的定位精度结果证明本文中所采用的控制方法具有高精度性与强鲁棒性。本文主要的研究成果包括以下内容:(1)介绍回转式自动化弹仓的结构组成及介绍弹仓的工作流程,同时从理论上分析回转式自动化弹仓运动控制过程中弹仓负载变化等因素对弹仓控制精度及弹仓振动的影响。(2)绘制回转式自动化弹仓三维模型并对其动力学分析。依托ADAMS软件对自动化弹仓做动力学分析,考虑自动化弹仓在炮车行进过程中外界扰动对炮车装填的影响,同时兼顾链传动机构的多边形效应对于弹仓定位控制精度的影响,降低扰动等外界干扰对控制精度的影响。(3)依据火炮回转式自动化弹仓装填精度要求,通过运用蚁群优化算法进行优化改进,结合自适应算法与改进型近似变结构控制对自动化弹仓进行控制研究,运用MATLAB/Simulink仿真软件对本文提出的控制方法进行仿真验证,并将仿真结果与滑模控制、PID控制的仿真误差等进行对比,证明本文中提出的控制方法对于自动化弹仓定位控制的强鲁棒性与高精度性。(4)搭建自动化弹仓控制试验台架,将本文中提出的控制算法运用到自动化弹仓试验台架的运动控制中,采集相关实验数据,再次依据实验数据证明本文提出的控制策略对于自动化弹仓运动定位控制具有强鲁棒性与高精度性。
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