导弹特种装备与训练模拟系统研制

导弹特种装备与模拟训练系统综合运用多学科先进技术,建立了数十个数学、物理和网络模型,研制出上百台仪器设备,实现了导弹全武器系统与发射全过程的模拟。简要介绍了系统的组成、功用和简要技术方案。对大型高可靠液压系统设计、自动调平与起竖的实现、导弹高精度定位、大型复杂电器系统电磁兼容设计等主要技术问题做了详细论述。     

大型装置起竖过程的动力学建模研究

以液压驱动的大型机械装置起竖过程仿真的应用背景，运用多体系统动力学理论，研究了起竖系统动力学建模问题，基于R－W公式和刚体切割方法，建立了起竖系统的多刚体动力学方程和约束方程，以集中参数法建立了液压系统的动态特性方程，通过只压缩弹簧力和阻尼力构成的碰撞力计算公式，对多级缸活塞杆伸出中的碰撞过程进行了描述，最后，给出了部分仿真计算结果，表明了所建立模型的有效性。     

大型装置双缸同步起竖系统建模与仿真

运用现代多体系统动力学理论,针对双液压缸并列驱动的大型装置起竖系统,建立了含间隙起竖多刚体系统的动力学模型。基于该模型,分析了起竖过程的同步控制问题,提出了基于分流集流阀的开环控制方案和基于电液比例换向阀的闭环控制方案,对两种方案的控制效果进行了仿真分析。仿真结果表明,基于电液比例技术的闭环同步控制方案具有适应性好、控制精度高的特点,可以满足快速起竖过程中同步控制的要求。     

可视化仿真中三维建模策略研究

对可视化仿真中的三维建模技术进行了研究。从模型的实现途径入手,分析了各种建模方法的特点和应用领域,给出了建模方法的选择策略;对主流三维建模工具进行了深入探讨,给出了建模工具的应用策略;针对仿真对模型的管理和调用需求,分析了层次化建模的必要性;针对大量模型的异构问题,通过实践探索了几种主流三维格式到FLT格式的途径,给出了模型的归一化策略;最后对三维实体模型的建模流程进行了归纳,并演绎出具有一般意义的三维实体建模策略集,对可视化仿真中的三维实体建模具有了一定的参考价值。     

大型武器装备故障诊断训练系统仿真开发研究

在分析大型武器装备故障诊断训练系统功能需求和任务规划的基础上,设计了集教学培训、模拟训练和综合考核为一体的仿真系统总体框架,确定了其运行平台开发、数据库管理和机电液一体化系统建模的具体内容.并对运行平台的可视化操作界面开发、三维交互控制和底层数据通信,系统数据库管理信息设计,一体化系统设备三维模型、工作原理模型、故障任务模型和操作工序模型的创建,以及训练系统开发进行了分析和实现,为大型武器系统故障诊断训练系统开发提供了方法和技术指导.     

基于视景仿真的某型武器分布式模拟系统设计

以某大型武器实装为背景,介绍了用于模拟训练的半实物模拟系统的设计方案。利用模块化设计方法实现主控计算机与各操作单元的分布式仿真;ADAM-5000系列模块实现各操作单元的指令和数据传输,通过RS-485总线来实现单元间的分布式的检测与控制;采用三通道立体视景系统作为输出界面,采用Creator构建武器和环境模型,在VC平台通过Vega编程实现模型驱动。应用表明该系统在实时性、逼真度、可靠性和效费比等指标方面较传统模拟器材均有较大提高。     

燃气挤压器式辅助动力源起竖装置建模及性能

为缩短车载导弹发射装置起竖时间,降低系统装机功率,提出一种基于燃气挤压器式辅助动力源的快速起竖方案.建立描述燃气挤压器式辅助动力源起竖过程的气、液、机多物理系统耦合数学模型.在Matlab/Simulink中搭建燃气发生器内弹道求解模块,在AMESim中构建挤压式油箱、液压元件和机械机构仿真模型,以燃气发生器喷管质量流量和挤压式油箱燃气腔压力为传递变量,实现联合仿真,并基于原理样机试验对燃气挤压器仿真模型的有效性进行了验证.分析了起竖装置的快速性和功率特性,并与传统泵式液压起竖装置进行了对比.研究结果表明:新型起竖装置可在34.5 s内实现快速起竖,起竖时间缩短了42.5%,总装机功率仅为11.6 kW,降低了38.9%,大幅提高了系统的起竖速度,显著降低了系统的装机功率.      

多导弹发射单元HLA仿真系统中数据分发管理的应用

根据基于HLA的多导弹发射单元分布式仿真系统中数据分发和过滤的具体需求,在对HLA中数据分发管理策略深入研究的基础上,文章提出了多层次区域面序列和多层次路径空间序列的数据分发管理方案.通过在路径空间中创建平行的区域面序列和在空间中创建平行的二维路径空问序列,实现多导弹发射单元分布式仿真系统中数据信息的分类、分层次分发过滤,同时采用措施优化区域匹配、减少组播组分配,进一步提高数据分发的效率.仿真结果证明了方案的有效性.     

基于资源竞争的协同式维修操作过程建模

大型复杂装备的维修过程通常需要多个维修人员的协同配合操作,使得具有独占性的维修资源在分配和使用时存在一定的竞争性。对协同式维修操作过程特点及其协同模式进行分析的基础上,基于颜色Petri网对其相关的维修对象、维修人员和维修资源等要素进行行为分析和状态变换描述。在考虑维修操作时间开支的基础上,基于资源竞争机制建立了大型复杂装备的协同式维修操作过程模型。对避免资源竞争和并发冲突的相关策略进行了分析和论述,开发了大型复杂装备通用化CMOP仿真平台,为大型复杂装备协同式虚拟维修过程建模和仿真实现提供技术支撑。     

强载荷下特种车辆倾覆运动建模与表征方法

针对特种车辆在强爆炸冲击波载荷作用下的倾覆运动状况,按照车辆离地前后的运动演化规律,基于拉格朗日方程建立了强载荷作用下特种车辆轮胎离地前后两阶段的9自由度倾覆动力学方程,确定了模型初始输入量、状态判断量和悬架行程判断量的边界条件,构建了模型的计算流程．通过对比模型计算和试验测量结果发现：横向位移和横摆角度的误差在10%以内;第一次试验计算倾覆角度92°与试验车辆倾覆状态“侧翻”一致,第二次试验计算倾覆角度446°与试验车辆倾覆状态“翻转后侧翻”一致,验证了模型的可信性．最后,基于动力学模型对倾覆运动的影响关系进行分析,提出了具有串联关系的车辆自身抵抗倾覆运动难易程度和车辆安全倾覆范围并对车辆抗倾覆稳定能力进行综合表征的方法．