【摘要】：精確打擊彈藥已成為現(xiàn)代武器裝備的重要研究方向,彈道修正彈以較低的成本大幅提高了射擊精度,成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。頭部偏轉(zhuǎn)式彈道修正具有較高的控制效率和氣動(dòng)特性,但現(xiàn)有的彈頭偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)存在彈頭偏角小、結(jié)構(gòu)不緊湊、控制方法復(fù)雜、易受電磁干擾等問題有待解決。多自由度壓電驅(qū)動(dòng)器不但具備傳統(tǒng)壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊、輸出力矩大、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),且能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)頭部偏轉(zhuǎn)式彈道修正所需的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),是一種良好的彈頭偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置。在現(xiàn)有多自由度壓電驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上,本文旨在提出一種更加適用于彈頭偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的新型壓電驅(qū)動(dòng)器,并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計(jì)、偏轉(zhuǎn)控制分析、有限元建模、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等研究,其主要研究?jī)?nèi)容概括如下:(1)結(jié)合彈頭偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用背景和多自由度壓電驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出三種形式的多自由度壓電驅(qū)動(dòng)器,經(jīng)過分析對(duì)比,定子內(nèi)置式結(jié)構(gòu)具有更好的輸出性能且結(jié)構(gòu)更加緊湊,因此選擇定子內(nèi)置式作為本文的研究對(duì)象。(2)闡述了定子內(nèi)置式多自由度壓電驅(qū)動(dòng)器的工作原理,分析了該驅(qū)動(dòng)器在僅有四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)下驅(qū)動(dòng)彈頭偏轉(zhuǎn)的情況,提出了三種偏轉(zhuǎn)控制方法,并初步總結(jié)了控制方法選取和偏離目標(biāo)角度之間的關(guān)系。(3)為使這種新型驅(qū)動(dòng)器有更高的輸出性能和轉(zhuǎn)換效率,以壓電驅(qū)動(dòng)器的速度因子和定子質(zhì)點(diǎn)法向振幅與切向振幅之比作為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)定子進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,優(yōu)化后速度因子增大了 14.89%,振幅比增大了 17.10%,并以優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)加工了原理樣機(jī)。(4)為了預(yù)測(cè)這種新型驅(qū)動(dòng)器的輸出性能,建立了定轉(zhuǎn)子三維理論接觸模型,通過有限元方法驗(yàn)證了三維理論接觸模型相比于傳統(tǒng)二維理論接觸模型更加精確,并計(jì)算了壓電驅(qū)動(dòng)器在修正偏轉(zhuǎn)過程和修正旋轉(zhuǎn)過程中的輸出性能,驗(yàn)證其能夠滿足彈道修正的需求。(5)針對(duì)彈頭偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)小型化和四路輸出信號(hào)可調(diào)性、一致性及具有一定功率的需求,設(shè)計(jì)了以AD9959為核心的驅(qū)動(dòng)電路,設(shè)計(jì)過程盡量使用了多通道集成芯片,加工的樣板驅(qū)動(dòng)電壓高,驅(qū)動(dòng)信號(hào)穩(wěn)定且方便調(diào)節(jié),滿足設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ410.3

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本文編號(hào)：2730164