基于动力学仿真的多管火箭多因素分析

多管火箭武器的系统效能有多个指标,而每个指标又受到多个因素复合影响。按照武器系统效能分析的递阶层次,梳理了多管火箭性能分析的多因素问题。提出了基于虚拟样机动力学仿真过程多因素问题的数据挖掘方法及分析手段,弥补了传统方法对多因素问题决策分析的不足。并以多管火箭系统效能第四级指标起始扰动的三种影响因素为例进行了研究和验证。     

具有状态约束的机电伺服系统自适应鲁棒控制

针对执行器动态及其状态受限、状态中存在测量噪声的问题,为伺服系统设计了一种基于非线性高增益观测器的自适应非线性鲁棒跟踪方法.基于系统位置测量值设计高增益观测器,利用滤波器消除噪声对观测器精度的影响,采用自适应律估计观测器增益,以保证观测器的鲁棒性.在设计过程中,引入一种新的障碍Lyapunov函数,以限制中间控制信号的幅值而满足系统对状态变量的约束要求,并通过Lyapunov方法验证了闭环系统的一致有界稳定性.结果表明,所提出的方法能够准确估算负载位置和速度.与传统的控制方法相比,其所观测的信息量较充分、估计精度较高、抗干扰能力及参数变化的鲁棒性较强.     

基于动力学仿真的舰炮基座结构拓扑优化设计

根据密度法的基本理论,结合工程实际,以非线性动力学仿真为基础,建立了某舰炮基座结构拓扑优化有限元模型.通过对最小成员尺寸的控制,避免了基座优化模型出现数值不稳定问题,得到了基座的优化设计结构,并用于全炮非线性动力学仿真分析.在引入比刚度结构效能的情况下,对比分析优化前后的仿真结果,表明基于密度法的基座拓扑优化设计结构能够满足该舰炮的工程实际需要,为舰炮轻量化设计提供参考和借鉴.     

火箭炮交流伺服系统动态滑模控制

针对含大范围变化参量及强冲击力矩的火箭炮位置伺服系统,引人动态滑模控制方法.构建了动态切换函数,设计了含鲁棒项的动态滑模控制律,动态切换函数将控制量中不连续项转移到其一阶导数项中,削弱了控制量抖振,鲁棒项对参数摄动、负载扰动等不确定因素进行了补偿.最后,对参数摄动及干扰下的位置跟踪进行了仿真及实验研究,同时给出了控制器参数对控制性能影响的规律.仿真及实验结果表明,同传统滑模控制方法相比,所提方法提高了系统鲁棒性,并且抑制了控制量抖振.     

旋转弹丸马格努斯效应数值研究

用黎曼分解和Osher近似方法,计算了旋转和非旋转弹丸三维跨音速绕流场.将计算区域按分块网格和六面体的弹体贴体网格单元划分,为了提高相对流动变量离散中的数值精度,运用了改进的MUSCL格式.选取弹丸旋转频率为0和82赫兹,攻角分别为0°和10°,马赫数0.94,雷诺数为4.0×106条件为算例.获得在中等倾角下,旋转诱导边界层畸变产生了马格努斯效应和不对称涡结构,沿弹底周向压强分布变化和攻角的非线性效应,给出并讨论了弹丸马格努斯力和法向力系数数值结果,计算结果与实验数据吻合良好.     

交流伺服系统自适应反演滑模控制器设计

针对火箭炮交流伺服系统中存在的转动惯量及负载力矩变化大、冲击力矩强等特性,提出了一种自适应反演滑模控制方法. 该方法通过选择适当的Lyapunov函数保证了系统的稳定性,自适应反演控制率渐近跟踪被控对象的参考位置信号,滑模控制抑制了参数摄动及负载扰动. 理论及仿真研究结果表明,该控制器不仅能够保证系统的响应速度和控制精度,而且具有较强的鲁棒性.     

基于BP网络的群射防空火箭炮变间隔研究

通过动力学仿真为BP网络建立训练样本,从而使其能够模拟变发射间隔与起始扰动的非线性动力学关系。在对BP网络训练后对变间隔的问题进行研究,并进行优化,从而得出了一组较好的发射间隔值,使得相应的起始扰动较小。动力学的仿真表明BP网络优化的结果比较可靠,从而为确定群射防空火箭炮的发射间隔提供参考。     

轴对称位势问题边界元法中奇异积分的处理

基于轴对称位势问题的边界积分方程,分别研究了系数矩阵计算中柯西积分的奇异性与对数积分的奇异性,并显式地消除了柯西积分的奇异性,将对数积分的奇异性进行了降阶处理.计算结果表明,数值解与解析解的最大相对误差不超过10-3数量级,表明对奇异积分的处理方法是正确合理的,而且可以非常方便地应用到任意轴对称位势问题的数值求解.     

椭圆锥乘波体高超声速流场数值计算

采用三阶MUSCL型TVD格式,求解可压缩、雷诺平均拉维尔-斯托克斯方程,计算了椭圆锥演化的乘波体高超声速流动问题。在湍流粘性计算中,采用Spalart-A llmaras代数湍流模型,气流马赫数4、攻角为0°、侧滑角分别为0°和10,°雷诺数Re为2×106,通过计算,得到乘波体表面压强、马赫数等参数分布和流动图谱,计算的椭圆锥演化乘波体表面压力系数与实验数据进行了对比,两者有良好的一致性。数值结果表明,在非设计状态下,一定侧滑角引起的乘波体尾部出现局部高压区,文中的计算分析方法对此类乘波体外形的气动设计有一定的参考价值。