現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)火炮的機(jī)動(dòng)性、快速性、可靠性和準(zhǔn)確性均提出了較高的要求。炮控系統(tǒng)作為火炮的控制核心,配合現(xiàn)代化智能彈藥,是實(shí)現(xiàn)“先敵開火,首發(fā)命中”的取要保證。由于在火炮調(diào)轉(zhuǎn)和射擊時(shí)炮控系統(tǒng)負(fù)載端受力復(fù)雜多變,產(chǎn)生的干擾力矩對(duì)炮控系統(tǒng)性能影響較大。電動(dòng)負(fù)載模擬器能夠?qū)崟r(shí)模擬炮控系統(tǒng)負(fù)載端的載荷變化,在炮控系統(tǒng)研制總裝前對(duì)其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行調(diào)試和考核,可有效地縮短炮控系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)周期。由于電動(dòng)負(fù)載模擬器自身存在復(fù)雜的非線性,傳統(tǒng)控制方法難以保證較高的控制精度。因此,對(duì)電動(dòng)負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型辨識(shí)和控制策略進(jìn)行深入研究,可進(jìn)一步提高電動(dòng)負(fù)載模擬器力矩電機(jī)的跟蹤精度,具有重要的理論論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本論文的主要研究工作集中在以下幾個(gè)方面:(1)分析炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理,并采用矢量控制方法推理交流永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)表達(dá)式;在研究該型電動(dòng)負(fù)載模擬器的電流環(huán)、速度環(huán)、和位置環(huán)基礎(chǔ)上,分別建立炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器力矩電機(jī)和位置電機(jī)的數(shù)學(xué)模型;研究討論該系統(tǒng)中存在的不確定性因素,并深入分析其對(duì)系統(tǒng)性能的影響,為系統(tǒng)辨識(shí)、控制和半實(shí)物仿真的研究奠定了理論基礎(chǔ)。(2)由于電動(dòng)負(fù)載模擬器存在復(fù)雜的非線性因素,難以建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型,因此提出基于自適應(yīng)差分進(jìn)化的變結(jié)構(gòu)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能算法進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)。選取偽隨機(jī)多幅值和線性調(diào)頻信號(hào)作為辨識(shí)輸入數(shù)據(jù),結(jié)合文中提出的多種辨識(shí)算法,利用t檢驗(yàn)對(duì)相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行重要性評(píng)估,比較各種智能算法對(duì)系統(tǒng)辨識(shí)的精度,驗(yàn)證所提出辨識(shí)算法的有效性和實(shí)用性。此外,構(gòu)建的精確辨識(shí)模型對(duì)電動(dòng)負(fù)載模擬器控制器的研究提供了仿真平臺(tái),可有效評(píng)估相應(yīng)控制器的有效性和實(shí)用性。(3)在模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、粒子群、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法的基礎(chǔ)上,綜合考慮智能算法內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)和電動(dòng)負(fù)載模擬器自身特點(diǎn),規(guī)避相關(guān)算法存在的缺點(diǎn),分別提出了基于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模糊多分辨率的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCFMWNN)控制器和基于雙滑模面粒子群變結(jié)構(gòu)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(2S-PSOWNN with SL)控制器,并在Lyapunov穩(wěn)定意義下分別分析所提出控制器的穩(wěn)定性。最后通過(guò)收斂分析、階躍響應(yīng)、正弦跟蹤等仿真與試驗(yàn),表明兩種控制器均能夠滿足系統(tǒng)辨識(shí)指標(biāo)要求。(4)介紹炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的硬件組成和軟件設(shè)計(jì),搭建炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器半實(shí)物仿真試驗(yàn)平臺(tái)。并將上文提出的DCFMWNN和2S-PSOWNN with SL控制器,分別應(yīng)用在電動(dòng)負(fù)載模擬器的多余力矩抑制能力、變梯度加載試驗(yàn)和魯棒性能試驗(yàn)中。試驗(yàn)結(jié)果表明兩種控制器均能滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求,且2S-PSOWNN with SL控制器較DCFMWNN控制器擁有較高的控制精度和較強(qiáng)的魯棒性。結(jié)合上述提出的電動(dòng)負(fù)載模擬器對(duì)炮控系統(tǒng)位置電機(jī)進(jìn)行階躍調(diào)轉(zhuǎn)、等速跟蹤和等效正弦測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果均滿足該型炮控系統(tǒng)性能指標(biāo)要求,對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用有較好的指導(dǎo)和參考作用。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TJ303;TP273
【部分圖文】：

的研究概況??器驅(qū)動(dòng)方式的不同，主要分為機(jī)械式、電液式和電特點(diǎn)和性能要求，選収扣應(yīng)形式的負(fù)載模擬器。??載模擬器??０年代，機(jī)械式負(fù)載模擬器系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)，主要通進(jìn)行加載，在加載對(duì)象運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的反作用不叼彈性系數(shù)的加載扭桿和慣量塊進(jìn)行調(diào)Ｖ／。該方木低；缺點(diǎn)是靈活性弱，只能模擬變化規(guī)律簡(jiǎn)單加載［１１１。??模擬器在高低溫和振動(dòng)臺(tái)環(huán)境試驗(yàn)時(shí)的加戧粘度，法等，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了機(jī)械式反操縱負(fù)于可同吋實(shí)現(xiàn)滿足多級(jí)加載梯度條件的桿件組，保［１２，１３］。???Ｑ??Ｉ＿＿??

在高速加載系統(tǒng)中產(chǎn)生的慣性和脈動(dòng)力矩比前者明顯減小。直流力步電機(jī)性能比較如表１．２。??表１．２宣流力矩電機(jī)Ｎ永磁同步電機(jī)性能比較??Ｔ．，．電機(jī)名稱??Ｍ?Ｈ????????直流力矩電機(jī)?永磁同步１１１機(jī)??體枳?大?小??質(zhì)量?大?小??力矩慣量比?比永磁同步電機(jī)高５０％?低??調(diào)速范丨＇ｆ彳?小?大??力矩脈動(dòng)?大?小??單位電流產(chǎn)生的力矩?Ｘ????電動(dòng)負(fù)載模擬器具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是其自身存在較大的干擾力矩。目前擬器干擾力矩的研究在理論上還沒(méi)有形成完整的體系，利用理論推導(dǎo)和逑立相對(duì)準(zhǔn)確的電動(dòng)負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型，以及采用傳統(tǒng)控制與智能控復(fù)合控制策略，成為提高電動(dòng)負(fù)載模擬器加載性能的重要方法ｐ（）］。常見負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)原理如圖１．３。??舵機(jī)系統(tǒng)慣量盤底座力矩傳感器聯(lián)軸器?力矩電機(jī)??．?．?．一．．．—

圖１．４丨：耍研究?jī)?nèi)界Ｕ章１Ａ安排結(jié)構(gòu)丨招??第：京，炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的數(shù)￥校咽。吖先對(duì)炮控系統(tǒng)屯動(dòng)負(fù)載模擬器的??組成馬丨：作原理進(jìn)行分析；然后結(jié)合系統(tǒng)中的加載電機(jī)、位置屯機(jī)、減速箱、力矩傳感??器等進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析；最后綜合分析系統(tǒng)中存在的摩擦、間隙、彈性變形、運(yùn)動(dòng)耦合??等非線性因素，建立炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型。??第三章，炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的ｔ：？線忡辨識(shí)。首先分析系統(tǒng)辨識(shí)中常用激勵(lì)七７??兮的特點(diǎn)，確定辨識(shí)對(duì)象的輸入輸出數(shù)據(jù)；然后對(duì)提出的ｎ適）、ｖ：差分演變算法、小波神??經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、變結(jié)構(gòu)算法等進(jìn)行詳細(xì)介紹，幾？設(shè)計(jì)基于自適應(yīng)左分進(jìn)化的變結(jié)構(gòu)小波神??經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的辨ｍ兌法：最后搭建半實(shí)物仿貰平臺(tái)，ｍ過(guò)常川的樸：能評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析比較，??凸顯提出方案的實(shí)用性。??第四章，炮控系統(tǒng)電動(dòng)負(fù)載模擬器的融合智能控制研究。符先對(duì)模糊控制觀論、沿??模變結(jié)構(gòu)理論等進(jìn)行詳細(xì)介紹，以及結(jié)合第？：章的變結(jié)構(gòu)小波祌經(jīng)ｍ絡(luò)，設(shè)ｔｉ?／投糊丨＇丨??１３??
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本文編號(hào)：2894564