自行火炮供药机控制及开闩机构的动力学分析
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摘要
供药机系统从获取药块位置指令，到完成装填动作，经历取药，拨药，放入炮膛三个步骤。本文正是对这一供药过程进行较为系统的研究。主要内容包括三个方面：第一，利用用ADAMS线性化模块得到简化的供药机的数学模型，基于此模型通过MATLAB／NCD非线性控制工具箱设计出了具有鲁棒性的位置PID控制器。并且针对考虑复杂接触的ADAMS供药机模型，进行受控动力学计算，满足在四种极端的情况下，转动一个药筒距的时间及动作精度要求；第二部分提出了一种新的模块药分配器凸轮机构设计方案。应用此方案能够控制对不同数目药块的拨取，即当凸轮轴顺时针或逆时针转动不同的角度时，可以自动拨取3，4，5，6块药。在设计完成后对设计好的凸轮机构进行运动学验证分析；第三部分利用ADAMS软件对开闩机构进行动力学分析和计算。比较了在考虑和不考虑曲臂柔性特征的条件下系统的运动情况，并且计算出曲臂最大应力单元处Von Misses应力时间历程。
From getting the signal of power's position to finishing the power-loading, three behaviors about power are executed: getting, pushing, and putting into chamber. This paper just focuses on this process. The main contents are including as follow. The first,by the tools of Adams/linear and Matlab/ncd toolboxes state eqation of loading device for power can be acquired and based on this model a robust PID controller is designed . Then caculatations of dynamics and control are done, the object of evulating is a complex loading device for power in Adams software, which contains contact forces. The results satisfy the requirements of time and precise when the mechanism runs a piece of power's distance in four extremely conditions. The second,a new design of assignment device for module's power is put out,it can control the number of power to be pushed. When the cam rotates for different degrees in a direction,3-6 pieces of power are fetched. Then, a kinematical analysis of the mechanism is done to check whether the
design is right. The third, the dynamical caculation and analysis of Breechblock opening mechanism is done in Adams. It compares the results of the mechanism when the brace is rigid and flexible .Finally it get the Von Misses time-stress data of an element which has the maximum stress.
From getting the signal of power's position to finishing the power-loading, three behaviors about power are executed: getting, pushing, and putting into chamber. This paper just focuses on this process. The main contents are including as follow. The first,by the tools of Adams/linear and Matlab/ncd toolboxes state eqation of loading device for power can be acquired and based on this model a robust PID controller is designed . Then caculatations of dynamics and control are done, the object of evulating is a complex loading device for power in Adams software, which contains contact forces. The results satisfy the requirements of time and precise when the mechanism runs a piece of power's distance in four extremely conditions. The second,a new design of assignment device for module's power is put out,it can control the number of power to be pushed. When the cam rotates for different degrees in a direction,3-6 pieces of power are fetched. Then, a kinematical analysis of the mechanism is done to check whether the
design is right. The third, the dynamical caculation and analysis of Breechblock opening mechanism is done in Adams. It compares the results of the mechanism when the brace is rigid and flexible .Finally it get the Von Misses time-stress data of an element which has the maximum stress.
引文
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5 Jane's International Defense Review, 2001.34(3):22-27
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7 Jane's International Defense Review, 2001.34(10):6-7
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9 Jane's International Defense Review, 2001.34(9) :59-66
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12 Military Technology, 20001. No. 11:55-60
13 王义行．链条输送机．第一版．北京：机械工业出版社，1997
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16 侯宝林．155mm自行火炮弹药装填系统理论研究：[博士论文]．南京：南京理工大学，2003
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18 王其藩．高级系统动力学．北京：清华大学出版社，1995．
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29 朱龙根．机械系统设计．第一版．北京：机械工业出版社，1990
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45 殷学纲．结构振动分析的子结构方法．北京：中国铁道出版社，1991．9
46 卓晓祺．火炮抽壳系统的动态弹塑性分析．南京：南京理工大学出版社，2002．3
47 郑建荣．ADAMS—虚拟样机技术入门与提高．第一版．北京：机械工业出版社，2002
48 李军，邢俊文．ADAMS实例教程．北京：北京理工大学出版社，2002
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