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某供弹机的振动控制（硕士学位论文），共69页。
摘 要
供弹机是火炮全自动装填系统的关键部件之一,其工作的可靠性和定位精度在一定程度上影响着火炮的射击精度。随着火炮射速的不断提高,火炮供弹机各部件的运动速度不断增加,传统上把供弹机当作刚体来研究已经远远不能满足要求。考虑供弹机重要部件的柔性,简单可靠地对供弹机的振动进行控制,消除和抑制供弹机柔性结构的振动,以提高供弹机精度和寿命,逐渐成为供输弹机设计的一个重大理论和实践问题。
本文以柔性供弹机为研究对象,考虑供弹机部分构件的柔性,进行了刚柔耦合的动力学仿真分析;使用不同的控制算法对供弹机的接转动作进行了振动控制方法研究,应用ADAMS/Control模块与MATLAB/Simulink进行联合仿真,对不同控制算法下柔性供弹机的振动响应情况进行了研究和对比。主要工作如下:
1.以弹性建模理论为基础,采用刚柔耦合的方法,建立火炮供弹机构在接弹接药、带载回转、输弹输药、空载回转工作过程中的动力学模型,获得系统各个阶段的动态响应;并在此基础上进行模型的参数化分析,获得不同冲击载荷、考虑弹丸卡膛一致性条件下不同输弹输药速度下系统的动态响应,为后文的振动控制奠定基础。
2.采用PID控制和不完全微分WD控制两种算法对火炮供弹机刚柔耦合动力学模型进行了ADAMS/Control与MATLAB/Simulink联合仿真分析。分析了两种不同的控制算法下供弹机系统的振动响应,对火炮供弹机的振动响应进行了分析比较,结果表明,不完全微分PID控制能够有效减小输弹盘及弹药的振动响应,有效减少振动衰减时间,控制效果较好。
3.采用模糊PID控制算法对火炮供弹机构进行了联合仿真分析,结果表明,模糊PID控制算法能够有效抑制系统的振动响应,得到了较满意的振动控制效果;同时对控制系统中影响较大的量化因子进行了参数化分析和对比,其值过大或过小均会使控制性能变差。
4.采用基于比例切换函数的滑模控制和模糊滑模控制两种算法对火炮供弹机刚柔耦合模型进行了联合控制仿真分析。对两种不同的控制算法下柔性供弹机系统的振动响应进行了研究,结果表明模糊滑模控制可以减小传统滑模控制的抖振问题,并能显著减小供弹机刚柔耦合系统带载回转过程中的振动幅值。
5.综合对比上述控制方法认为,与其他控制方法相比,模糊滑模控制能够更加有效地减小供弹机系统带载回转过程中的振动响应,且控制效果稳定,是火炮供弹机刚柔耦合系统振动控制的一种较为理想的控制器。
关键词:供弹机,刚柔耦合,振动控制,联合仿真

目 录
m ^ I
Abstract Ill
目 录 V
1绪论 1
1.1弓唁 1
1.2选题的科学意义和应用前景 1
1.3柔性机械系统振动问题动力学建模及解法 2
1.4柔性机构振动控制的研究方法及研究现状 3
1.5振动控制方法及研究现状 4
1.6本文主要工作概述 6
2火炮供弹机柔性四连杆机构建模及分析 7
2.1弹性建模理论 7
2.1.1杆结构有限元建模基础 7
2.1.2梁结构有限元建模基础 8
2.1.3有限元法解决动力学问题 9
2.2 ADAMS中柔性多体动力学建模理论 11
2.2.1 ADAMS中柔性多体动力学建模 11
2.2.2刚柔耦合系统动力学模型的建立 12
2.2.3 ADAMS刚柔耦合动力学仿真研究方法 13
2.3某火炮供弹机柔性机构建模及分析 14
2.3.1供弹机工作原理 14
2.3.2刚柔耦合模型建立 16
2.3.3仿真结果分析 17
2.3.4参数化分析 19
2.4本章小结 20
3柔性供弹机PID振动控制研究 21
3.1弓唁 21
3.2 PID控制原理及改进PID控制 22
3.2.1 PID控制原理 22
3.2.2改进的PID控制 24
3.3联合仿真及结果分析 28
3.4本章小结 31
4柔性供弹机模糊PID振动控制研究 32
4.1 弓 32
4.2模糊控制原理 32
4.3模糊PID控制原理 36
4.3.1控制原理及控制结构 36
4.3.2模糊PID控制器参数自整定原则 37
4.4模糊PID控制器的建立 37
4.4.1选择输入输出变量及其模糊化 38
4.4.2 定义系统模糊控制规则 38
4.4.3模糊规则的观察与检验 39
4.5模糊PID控制系统仿真结果分析 41
4.6本章小结 43
5柔性供弹机滑模变结构振动控制研究 44
5.1 弓丨W 44
5.2滑模变结构控制原理 44
5.2.1滑模变结构控制原理 44
5.2.2基于比例切换函数的滑模控制 46
5.2.3准滑动模态控制 46
5.2.4模糊滑模控制原理 48
5.3模糊滑模控制器的设计 48
5.4滑模控制与模糊滑模控制仿真分析 50
5.5 +完全微分PID、模糊PID、模糊滑模控制方案的对比 53
6总结与展望 56
6.1全文总结 56
6.2论文不足与研究展望 57
参考文献 59