坦克炮控系統(tǒng)也稱穩(wěn)定器,主要用來(lái)克服行進(jìn)間坦克車體振動(dòng)對(duì)身管穩(wěn)定性能的影響,實(shí)現(xiàn)坦克身管不因路面顛簸而偏離穩(wěn)定位置。由于坦克身管存在非平衡質(zhì)量,坦克炮控系統(tǒng)存在非平衡擾動(dòng),且受到行進(jìn)間路況的隨機(jī)擾動(dòng),使得炮身軸線容易脫離瞄準(zhǔn)目標(biāo)。且全電式炮控系統(tǒng)存在的諸多非線性因素,同樣影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定精度。因此如何克服這些因素的影響,提高坦克炮控系統(tǒng)行進(jìn)間的穩(wěn)定性能,是現(xiàn)階段需要研究的問(wèn)題。本文以數(shù)字全電式坦克炮控系統(tǒng)為研究對(duì)象,介紹了坦克炮控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)以及工作原理。建立了坦克炮控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用經(jīng)典控制理論,對(duì)坦克炮控系統(tǒng)的電流環(huán)和速度環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì),為非平衡擾動(dòng)及非線性因素的研究奠定了基礎(chǔ)。對(duì)全電式炮控系統(tǒng)中存在的非平衡擾動(dòng)、摩擦力矩、齒隙非線性和外界其他干擾,從形成機(jī)理、對(duì)系統(tǒng)性能的影響和數(shù)學(xué)模型三個(gè)方面進(jìn)行了分析和研究。建立了綜合考慮這些因素的坦克炮控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)的PID控制器已經(jīng)不能達(dá)到理想的控制效果。研究了坦克炮控系統(tǒng)的電流環(huán),設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)的電流環(huán)控制器。將非平衡擾動(dòng)、摩擦力矩和外界擾動(dòng)力矩看作一個(gè)總擾動(dòng),并設(shè)計(jì)滑模干擾觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行觀測(cè),使用觀測(cè)量對(duì)系統(tǒng)給定電流量進(jìn)行實(shí)時(shí)前饋補(bǔ)償。研究了坦克炮控系統(tǒng)的速度環(huán),設(shè)計(jì)了 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑�？刂破鳌ａ槍�(duì)滑模變結(jié)構(gòu)控制固有的抖振現(xiàn)象,使用RBF網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)調(diào)整控制器中的切換增益,在獲得滑�？刂茝�(qiáng)魯棒性的同時(shí),削弱了系統(tǒng)的抖振。通過(guò)仿真驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的控制策略的有效性。搭建了半實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的控制策略的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該控制策略穩(wěn)定性能良好。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ38
【部分圖文】：

伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模逡逑電機(jī)（ＰＭＳＭ）數(shù)學(xué)模型逡逑在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型逡逑坦克炮交流伺服系統(tǒng)以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，組構(gòu)成，三相繞組一般采用Ｙ型連接［２６］。在結(jié)構(gòu)上，定子基本相同。與普通同步電機(jī)轉(zhuǎn)子采用勵(lì)磁線圈不磁體，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。永磁同步電機(jī)為多變量、強(qiáng)耦析，在建模之前作如下假設(shè)［２７］：逡逑和效應(yīng)忽略不計(jì)；逡逑子鐵芯的磁滯和渦流損耗忽略不計(jì)；逡逑動(dòng)勢(shì)呈正弦波狀；逡逑均勻，且沒(méi)有阻尼繞組；逡逑子繞組為Ｙ型連接且是三相對(duì)稱的。逡逑的基礎(chǔ)上，ＰＭＳＭ的模型可以表示如下圖２．８所示，逡逑

碩士學(xué)位論文邐非平衡坦克炮炮控系統(tǒng)研究逡逑Ｓｔｒｉｂｅｃｋ模型用關(guān)系式可表示為：逡逑當(dāng)｜６（0｜＜ｒ時(shí)，靜摩擦為：逡逑＼Ｆｍ邐ｍ）＞Ｆｍ逡逑＾＞（０＝邋＾（０邐－Ｋ邋＜Ｆ＜Ｆｍ邐（３．２）逡逑ｍ＜－Ｆｍ逡逑當(dāng)ｐ（／）｜＞ｒ時(shí)，動(dòng)摩擦為：逡逑Ｆｆ（ｔ）邋＝邋［Ｆｃ邋＋（Ｋ，－Ｆｃ）ｅ－Ｔ＇Ｍ邋）ｓｇｎ（＾（0）邋＋邋＾，０（／）邐（３．３）逡逑式中，Ｆ（0為驅(qū)動(dòng)力，＇（0為摩擦力，＆為最大靜摩擦力，Ｋ為庫(kù)侖摩擦力，命＞）為逡逑角速度，邋＜為粘性摩擦力矩比例系數(shù)，Ｔ和７；為正常數(shù)，其值較小。逡逑（２）摩擦模型建模與仿真逡逑通過(guò)Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立包含Ｓｔｒｉｂｅｃｋ模型的炮控系統(tǒng)的仿真模型，來(lái)分析摩擦非線性對(duì)逡逑系統(tǒng)性能的影響。這里建立的模型是以第二章中設(shè)計(jì)ＰＩＤ控制策略為基礎(chǔ)的，因?yàn)榇藭r(shí)逡逑只是研究摩擦對(duì)系統(tǒng)性能影響，因此可以不考慮車體振動(dòng)的影響，即此時(shí)將６＾看作零。逡逑將摩擦模型看作第二章中建立的炮控系統(tǒng)模型的一個(gè)子系統(tǒng)，建立的模型如圖３．３所示。逡逑

圖３．５系統(tǒng)位置斜坡響應(yīng)曲線逡逑從圖３．４可知，未加摩擦的ＰＩＤ控制速度階躍響應(yīng)存在超調(diào)，超調(diào)量約為５％左右，逡逑響應(yīng)時(shí)間約為０．１２ｓ，從局部放大圖可知速度誤差約為０．１５°／ｓ。而加摩擦的速度階躍響逡逑應(yīng)超調(diào)量約為２０％，速度響應(yīng)時(shí)間約為０．２ｓ，速度誤差約為０．３°／ｓ，且在初始階段存在逡逑0．0２ｓ左右的“停滯”現(xiàn)象。從圖３．５可知，未加摩擦的位置斜坡響應(yīng)位置誤差約為０．０７°逡逑（約為１．１７ｍｉｌ），加摩擦的位置誤差約為０．４°（約為６．６７ｍｉｌ），且在初始階段存在約為０．０２ｓ逡逑的“停滯”現(xiàn)象。從上面分析可知，摩擦環(huán)節(jié)的存在使得系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)延時(shí)，響應(yīng)速度變慢，逡逑且使系統(tǒng)存在較大的速度和位置誤差。逡逑為了說(shuō)明摩擦現(xiàn)象對(duì)系統(tǒng)速度過(guò)零時(shí)的影響，仿真驗(yàn)證在給定正弦信號(hào)時(shí)系統(tǒng)的響逡逑應(yīng)情況，系統(tǒng)速度正弦跟蹤曲線如下圖３．６所示。逡逑２４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829524