炮控性能參數(shù)測試系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 摘 要 為全面提高我國裝甲車輛（或類似系統(tǒng)）炮控系統(tǒng)定型試驗的效率和水平，甲方提出了研制新型炮控性能參數(shù)測試系統(tǒng)的要求。乙方依據(jù)甲方提出的具體技術(shù)要求并依托 977炮靜態(tài)檢測方法》和 361甲車輛炮控系統(tǒng)定型試驗規(guī)程》，完成了 “炮控性能參數(shù)測試系統(tǒng) ”的設(shè)計方案。 炮控性能參數(shù)測試系統(tǒng)是典型的機(jī)電一體化非標(biāo)測試系統(tǒng)。系統(tǒng)由施力系統(tǒng)、測角系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，能嚴(yán)格按照相應(yīng)國軍標(biāo)中的規(guī)定完成所有炮控性能參數(shù)的測試。系統(tǒng)自動化程度較高，測試精度較高。 本文是以炮控性能 參數(shù)測試系統(tǒng)為研究對象展開工作的，主要是對施力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算，論述了炮控性 能參數(shù)測試系統(tǒng)的研制依據(jù)、系統(tǒng)組成、工作原理、施力結(jié)構(gòu)、精度分析、關(guān)鍵元件的說明 等。分析了整體結(jié)構(gòu)對工作穩(wěn)定性的影響。本文也有重點的介紹了各組成部分的功能﹑特點，包括直線電機(jī)、力傳感器、光纖陀螺等。 關(guān)鍵詞 ： 光纖陀螺 ； 直線電機(jī) ； 激光測距儀 ； 力傳感器 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 n to or of of a of to 977361 to of of is by A of to of of of of of of of of of of of of of is on of of as on of i. of of of 買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 目錄 摘 要 ............................................................................................................................... I ......................................................................................................................... 1 章 緒論 ..................................................................................................................課題背景 .........................................................................................................炮控系統(tǒng)及其性能參數(shù)測試技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................... 基本系統(tǒng) ................................................................................................. 第二代系統(tǒng) ............................................................................................. 指揮儀型系統(tǒng) ......................................................................................... 炮控系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀 ................................................................. 炮控系統(tǒng)性能參數(shù)測試技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ......................................... 2 章 設(shè)計方案 ..........................................................................................................系統(tǒng)組成 .........................................................................................................工作原理 .........................................................................................................機(jī)械臺體 ......................................................................................................... 總體結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 機(jī)械臺體的工作原理 ............................................................................. 結(jié)構(gòu)有限元分析 ..................................................................................... 定位 ......................................................................................................... 3 章 施力系統(tǒng) ........................................................................................................施力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ...............................................................................................買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 施力系統(tǒng)有限元分析 ...................................................................................施力補償原理 ...............................................................................................力傳感器 .......................................................................................................直線電機(jī) .......................................................................................................精度分析 ....................................................................................................... 4 章 測角系統(tǒng) ........................................................................................................測角系統(tǒng)組成與原理 ...................................................................................測角系統(tǒng)關(guān)鍵元件 .......................................................................................地球自轉(zhuǎn)補償 ...............................................................................................測角系統(tǒng)精度 ...............................................................................................施力機(jī)構(gòu)精確對中工作流程 .......................................................................論 ................................................................................................................................謝 ................................................................................................................................考文獻(xiàn) ........................................................................................................................錄 1 .............................................................................................................................錄 2 .............................................................................................................................錄 3 .............................................................................................................................買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 1 章 緒論 課題背景 坦克自 1915 年問世以來己經(jīng)有 90 多年的歷史。幾十年間，坦克的發(fā)展在技術(shù)上經(jīng)歷了三次更新?lián)Q代，截至現(xiàn)在，主戰(zhàn)坦克己經(jīng)發(fā)展到 第四代。全世界 108 個國家和地區(qū)共裝備約 16 萬多輛主戰(zhàn)坦克。由于坦克具有火力強、機(jī)動靈活和防護(hù)性好等特點，自第一次世界大戰(zhàn)末期一出現(xiàn)，便成為陸戰(zhàn)之王。 坦克裝甲車輛在戰(zhàn)場上的作戰(zhàn)性能，常被描述為 “先敵開火，首發(fā)命中 ”，這其中包含了兩方面的含義 :一是系統(tǒng)反應(yīng)的快速性 ;二是首發(fā)彈的射擊精度。其中影響射擊精度的主要因素有三項，稱為命中目標(biāo)三要素，即瞄準(zhǔn)精確、解算正確、控制準(zhǔn)確，其中控制準(zhǔn)確就是對炮控系統(tǒng)性能的具體要求。 炮控系統(tǒng)及其性能參數(shù)測試技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 提高坦克戰(zhàn)地機(jī)動性，即提高坦克在行進(jìn)間射 擊能力，而不是坦克只能在靜止時射擊目標(biāo)。這種需求還要求火炮控制系統(tǒng)使車體行進(jìn)對坦克主要武器裝備的影響減至最小，特別是使車體行進(jìn)時對命中目標(biāo)的能力的影響減到最小。期望達(dá)到這個目標(biāo)的基本系統(tǒng)早在上個世紀(jì) 30 年代就設(shè)計出來了。自從基本系統(tǒng)采用以來，它們己大為改進(jìn)，并且在大多數(shù)的情況下繼續(xù)被采用。其間經(jīng)歷了基本系統(tǒng)、第二代系統(tǒng)以及指揮儀型系統(tǒng)。 基本系統(tǒng) 為使坦克能在行進(jìn)間射擊而設(shè)計的基本系統(tǒng)，包括使用兩個閉環(huán)伺服系統(tǒng)，一個是控制火炮的高低軸，另一個是控制炮塔的旋轉(zhuǎn)軸。每個閉環(huán)系統(tǒng)加裝一個陀螺儀，分別 檢測火炮高低和方位運動的角速度。陀螺儀檢測到的速度與炮手控制的速度之間的差值，使高低和方位伺服電機(jī)按相反的方向轉(zhuǎn)購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 動火炮和炮塔，使差值或 “誤差 ”為零，從而 “穩(wěn)定 ”火炮。因此，只要炮手保持他的控制穩(wěn)定，一個雙軸穩(wěn)定系統(tǒng)會自動地保持火炮位置在空間的一個確定的位置上，不管此時車體作橫搖、縱搖、側(cè)滑等運動。圖 1出了其兩個穩(wěn)定的功率驅(qū)動裝置之一的方框圖。 圖 1有陀螺速度反饋的全電方位驅(qū)動裝置的方框圖 圖中 θＧ 一一炮手的速度命令 ; θＨ 一一車體方位速率 ; θＴ 一一炮塔方位速率 ; θＭ 一一方位電機(jī)速度。 第二代系統(tǒng) 低不平的地面時，基本系統(tǒng)的影響必然不 能足夠迅速地把火炮瞄準(zhǔn)誤差減小到一個足夠低的水平。因此，在上世紀(jì) 60 年代初各國開始發(fā)展更加完善的 “第二代 ”系統(tǒng)。 “第二代 ”系統(tǒng)通常在正反饋開環(huán)環(huán)節(jié)里加上兩個附加陀螺，響應(yīng)車體的角速度，并給高低和方位驅(qū)動提供一個預(yù)期的指令，從而近似地穩(wěn)定火炮。于是，一個附加陀螺安裝在炮架里，以便檢測在炮塔旋轉(zhuǎn)平面里的炮架角速度，并產(chǎn)生負(fù)反饋命令給方位驅(qū)動，其原理如圖 1示。 圖 1方位驅(qū)動裝置的簡化方框圖 圖中 θ目標(biāo)的方位速度 ; θ瞄準(zhǔn)線的方位速率 ; 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 加陀螺安裝在炮塔里，檢測火炮高低平面中炮塔角速度，并產(chǎn)生正反饋命令給高低驅(qū)動。因此，對兩個炮架陀螺的要求簡化為校正正反饋回路的誤差，并且大大地改善了火炮的穩(wěn)定性。 指揮儀型系統(tǒng) 定火炮控制系統(tǒng)能夠減少運動引起的火炮瞄準(zhǔn)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差，每個軸約由 到 是第二代系統(tǒng)仍然只能維持坦克炮在空間的位置，而不能給炮手提供盡可能多的幫助。換句話說，必須借 助炮手的視覺反 饋來使整個武器目標(biāo)環(huán)路閉合。 炮手的瞄準(zhǔn)具與火炮的機(jī)械連接斷開，并獨立地穩(wěn)定瞄準(zhǔn)具 那么將給炮手提供更加穩(wěn)定的圖像，這是因為任何瞄具的慣量都要比火炮的慣量小得多。事實上，獨立穩(wěn)定的瞄準(zhǔn)具，其瞄準(zhǔn)線誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差在每個軸上僅為 立穩(wěn)定的炮手瞄準(zhǔn)具與隨動該瞄準(zhǔn)具的火炮相結(jié)合的結(jié)果，就是指揮儀型系統(tǒng)。圖 1指揮儀型系統(tǒng)的簡化方框圖。 圖 1揮儀型系統(tǒng)的簡化方框圖 為簡便起見，圖 1省略了來自射擊控制計算機(jī)和火炮 偏置指令輸入。 圖中符號說明與圖 1同。獨立穩(wěn)定的炮手瞄準(zhǔn)具的設(shè)置，不改善火炮本身的穩(wěn)定性，但它使炮手能精確得多地瞄準(zhǔn)和跟蹤目標(biāo)。這樣，當(dāng)伺服機(jī)構(gòu)使火炮從動于炮手光學(xué)瞄準(zhǔn)時，不直接驅(qū)動火炮，達(dá)到了很大的總體精度。 炮控系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀 高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使炮控系統(tǒng)的性能有了進(jìn)一步的提高。為了滿足購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 戰(zhàn)場上對坦克裝甲車輛作戰(zhàn)效能的更高要求，新型坦克的炮控系統(tǒng)在硬件上使用了最先進(jìn)的儀器設(shè)備及高精度的元器件，軟件方面國內(nèi)外也進(jìn)行了大量的技術(shù)投入。 軍械工程學(xué)院的一個課題組利用 言中 的 真軟件，對坦克炮控系統(tǒng)進(jìn)行計算機(jī)的動態(tài)仿真分析，其研究結(jié)果對提高國產(chǎn)主戰(zhàn)坦克作戰(zhàn)性能有一定的實用價值。北京理工大學(xué)注重坦克炮控系統(tǒng)控制方法的研究，其主要利用最優(yōu)傳遞函數(shù)法和滑動模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制進(jìn)行炮控系統(tǒng)的研究。裝甲兵工程學(xué)院周啟煌教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組數(shù)年來一直從事坦克炮控系統(tǒng)的研究工作，他們從對炮控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理分析入手，研究炮控系統(tǒng)的功能綜合化設(shè)計方法，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，討論炮控系統(tǒng)的半實物仿真方法，為我國新一代坦克炮控系統(tǒng)的研發(fā)，提供了新思想、新方法。為了實現(xiàn)坦克武器系統(tǒng)的數(shù) 字化，在炮控系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)、通訊指揮系統(tǒng)的研制中，大量地使用了單板計算機(jī)以及基于計算機(jī)的先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析處理方法。如專用控制芯片、 理芯片的應(yīng)用、動態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理方法及小波分析的使用等，先進(jìn)技術(shù)的運用大大提高了坦克武器系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)場生存能力。 國外在炮控系統(tǒng)的研發(fā)上取得了相當(dāng)多的成果，由于先進(jìn)武器系統(tǒng)的研究大多具有一定的密級，在公開發(fā)行的刊物上很難看到近期的進(jìn)展情況。有一部分文章是討論坦克炮控系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制方法和非線性魯棒控制方法的。在國外一般將炮控系統(tǒng)作為火控系統(tǒng)的組成部分進(jìn) 行統(tǒng)一研究，許多先進(jìn)的基于計算機(jī)的算法在坦克炮控系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用，用于改善火控系統(tǒng)的整體性能險，這些研究成果對我們進(jìn)一步認(rèn)識炮控系統(tǒng)的特性是有幫助的。 炮控系統(tǒng)性能參數(shù)測試技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)炮控系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)的測試方法是前蘇聯(lián)武器系統(tǒng)試驗測試方法的延續(xù)，基本上停留在上世紀(jì)五、六十年代的水平。施力控制采用人工手段完成，測力設(shè)備為機(jī)械測力計 (彈簧秤 );炮口的運動軌跡利用固定在炮口的鉛筆在坐標(biāo)靶上畫出的曲線確定，炮口的轉(zhuǎn)角由靶面上畫線的長短，經(jīng)近似公式計算得到 ;火炮身管的角速度測量是利用 秒表測得火炮轉(zhuǎn)動一定角度需要的時間，經(jīng)計算獲得。供電電源性能測量使用的工具為分離式萬用表、電流表和電壓表。其所用量具和測試方法存在如下缺點 : 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 (1)為因素大，因測試方法所限，不同人的測試結(jié)果不同，因人而異，帶有主觀性 ; (2)試驗周期長，完成一次全面檢測要用 3 天以上的時間。因數(shù)據(jù)量大，所用時間較長，并且有些時間是用在重復(fù)測量上，一組數(shù)據(jù)要測量多次才能得到結(jié)果，總試驗周期需要 2月 ; (3)參試人員多，每測一組數(shù)據(jù)需 6 人以上才能完成，并且要相互配合得當(dāng)，否則必須重新測量 ; (4)測量精度低，因人為因素及所 用測試量具的落后，所得的數(shù)據(jù)不能真實反映系統(tǒng)的精度。 國內(nèi)炮控系統(tǒng)試驗測試的現(xiàn)狀及需求說明見表 1 1內(nèi)炮控系統(tǒng)測試試驗的現(xiàn)狀及需求 武器系統(tǒng) 評價項目 炮控系統(tǒng) 組合炮控關(guān)聯(lián)參數(shù) 測試方法 現(xiàn)狀 人工手動 無 需求 白動 自動 測試手段 現(xiàn)狀 鉛筆、坐標(biāo)紙、彈簧 秤 無 需求 光纖陀螺、白動施力 機(jī)構(gòu) 計算機(jī)測試 測試精度 現(xiàn)狀 5%一 15% 無 需求 1%以下 1%以下 控制方法 現(xiàn)狀 人工手動 需求 自動施力 數(shù)據(jù)處理工效 現(xiàn)狀 5 3 天 無 需求 2 人實 時 1 人實時 測試精度難于定量評定，試驗周期過長，這必將導(dǎo)致試驗費用的增加、試驗質(zhì)量的降低。利用這種原始的手段和落后的方法是無法在有限周期內(nèi)優(yōu)質(zhì)高效地完成炮控系統(tǒng)設(shè)計定型試驗任務(wù)的。為此，必須研制一套基于計算機(jī)技術(shù)的炮控系統(tǒng)性能參數(shù)測試試驗系統(tǒng)。 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 2 章 設(shè)計方案 系統(tǒng)組成 炮控性能參數(shù)測試系統(tǒng)由機(jī)械臺體、施力系統(tǒng)、測角系統(tǒng)、控制系統(tǒng)構(gòu)成。其中測角系統(tǒng)包括常溫測角系統(tǒng)和環(huán)境試驗測角系統(tǒng)。 工作原理 施力平臺具有三個平動自由度，三組直線運動單元可以同步驅(qū)動施力平臺沿 向平動，便 于對中炮口的施力卡箍。當(dāng)施力平臺就位后，三個平動自由度鎖定，安裝在其上的四個正交布置的直線施力機(jī)構(gòu)在控制器的驅(qū)動下完成施力。如果需要進(jìn)行角度、角速度、角加速度測量，則安裝在身管尾部的光纖陀螺測角系統(tǒng)將同時工作。測角系統(tǒng)具有寬溫工作范圍，可以在環(huán)境實驗室中工作。 機(jī)械臺體 總體結(jié)構(gòu) 如圖 2－ 1 所示，機(jī)械臺體由底座、腳輪、支撐、 臺、 Z 向運動單元、施力平臺、 施力框架 、 直線電機(jī)單元和外罩等附件構(gòu)成。臺體重量約 700心位置在底座上面約 120。 臺體的結(jié)構(gòu)具有以下特點： 1） 整個臺體呈現(xiàn)閉式框架結(jié)構(gòu)以利于提高剛度； 2） 動部分具有輔助框架結(jié)構(gòu)以提高剛度； 3）臺體的 動部分以及加載系統(tǒng)盡可能采用鋁合金材料以減輕重量； 4）臺體底座采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在密度上和其上的運動框架有很大差別，購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 利于降低臺體重心，提高臺體在移動、支撐和加載時的穩(wěn)定性； 5）控制系統(tǒng)硬件部分集成在臺體底座內(nèi)，人機(jī)界面部分和底座固連，保證了整個臺體對外只有一條電源線，便于臺體移動； 機(jī)械臺體的工作原理 通過 后面的推手或前面的拉手可以人工 將 機(jī)械臺體 移動到測試初步位置 ， 炮管 中心與環(huán)形運動 導(dǎo)軌中心完成 粗 定位 。 然后進(jìn)行微調(diào)：通 過施力系統(tǒng)中的激光測距儀，測出炮管 卡箍到施力框架的相位點距離，反饋給 炮管 卡箍處于施力框架的中心位置。 然后通過 移系統(tǒng)進(jìn)一步精確定位，使炮 管中心與環(huán)形運動導(dǎo)軌中心近似重合，滿足測試要求。自動定位過程如 2 圖 2－ 1 炮控性能參數(shù)測試系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)效果 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 結(jié)構(gòu)有限元分析 動態(tài)剛度特性是施力控制時非常重要的技術(shù)參數(shù)，本次有限元分析的主要任務(wù)是建立機(jī)械臺體的有限元模型，進(jìn)行模態(tài)特性分析，考察結(jié)構(gòu)靜動態(tài)剛度特性。 在模型建立的過 程中，對機(jī)械結(jié)構(gòu)作了適當(dāng)?shù)暮喕?，主要包括連接部位的簡化、圓角和倒角特征的簡化等等，這些簡化能顯著提高分析效率并且對分析結(jié)果影響不大。 動單元、直線電機(jī)導(dǎo)軌、框架、導(dǎo)軌等材質(zhì)為鋁合金，其余部分材質(zhì)為鋼，材料屬性如表 2示。 表 2于有限元分析的材料屬性 材料 密度（ kg/ 彈性模量（ 泊松比 鋼 7900 200 合金 2800 70 械臺體的 1～ 6 階模態(tài)分析，模態(tài)分析的綜合結(jié)果如表 2－ 2 所示。 表 2控性能參數(shù)測試系統(tǒng)機(jī)械臺體模態(tài)分析列表 階 次 數(shù)值（ 變形方向 1 體沿 X 方向變形 2 體沿 Y 方向變形 3 體繞 Z 軸扭曲變形 4 支架繞 Z 軸扭曲變形，底座略微變形 5 支架沿 Y 方向變形 6 體繞 Z 軸扭曲變形 機(jī)械臺體的整體有限元分析結(jié)果表明：臺體具備各向較均勻的剛度分配，底座具備足夠的剛度，最低模態(tài)高于加載控制頻帶一個數(shù)量級，可以很好地提供加載所需的支撐環(huán)境。 定位 圖 2的激光測距儀是 列工業(yè)激光測距傳感器是 司購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 的傳統(tǒng)產(chǎn)品，基于三角測量原理 是一款短距離高精度的傳感器。該傳感器具有先進(jìn)的數(shù)字化背景 ，且有著高測量精度和抗干擾能力， 蔽，信號輸出穩(wěn)定，結(jié)實的金屬外殼， 護(hù)等級，抗震抗沖擊能力強，還有模擬量的輸出和開關(guān)量的輸出。 激光測距儀的測距原理是： 激光器對被測目標(biāo)發(fā)射一個光信號，然后接受目標(biāo)反射回來的光信號，通過測量光信號往返經(jīng)過的時間，計算出目標(biāo)的距離 ,并 將該測量值變成 1~10V 模擬量傳送給計算機(jī)的 A/D 輸入口 ,完成炮管上卡箍表面 到激光測距儀的距離。 臺體定位的步驟如下 ： 1）提升底座四角的四個支 撐，使腳輪著地； 2）將四個支撐折疊到復(fù)位位置后安全夾緊； 3）推動臺體后面的推手，通過目測將臺體推到大致位置； 4）展開四個支撐，在人機(jī)界面的指導(dǎo)下手動迅速調(diào)平臺體； 5）啟動自動對中功能，對中臺體和施力卡箍。如圖 3－ 2 所示，在啟動自動對中功能的時候，布置在測距施力總成上的激光測距傳感器測出施力平臺和卡箍加載面之間的距離， 線運動伺服系統(tǒng)會以低速伺服運動的方式將卡箍自動對中到施力平臺中心。 圖 2－ 2 測距施力總成 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第 3 章 施力系統(tǒng) 施力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如圖 3示，施力系統(tǒng)由高強度鋁合金施 力平臺、直線電機(jī)、測距施力 、施力框架 總成等構(gòu)成。二個測距施力總成集成在一個直線電機(jī)上，可以完成國軍標(biāo)規(guī)定 的施力測試要求 。 圖 3－ 1 施力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 施力系統(tǒng)有限元分析 圖 3－ 2 至圖 3－ 5 分別模擬了 Z 向和 X 向最大施力情況下（ 800N）結(jié)構(gòu)購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 的應(yīng)力和應(yīng)變情況。 圖 3－ 2 Z 方向最大施力時的應(yīng)力分析 圖 3－ 3 Z 方向最大施力時的應(yīng)變分析 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 圖 3－ 4 X 向最大施力時的應(yīng)力分析 圖 3－ 5 X 向最大施力時的應(yīng)變分析 最大施力情況下的有限元分析表明，系統(tǒng)具備很好的剛度，變形不會影響到加載精度。 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 施力補償原理 以水平施力為例，在進(jìn)行施力前，卡箍的受力平面一定會與施力方向有一個夾角，隨著施力過程的進(jìn)行，身管發(fā)生轉(zhuǎn)動，整個夾角還會繼續(xù)改變，為了補償這個夾角給施力帶來的誤差，本設(shè)計采用以下方法： 為了消除由對中導(dǎo)致的初始誤差角，在測距施力總成上安裝有兩個進(jìn)口激光測距傳感器，傳感器精度為 圖 3－ 6 所示，容易計算得出初始偏差角： α=l) ( 3在進(jìn)入施力階段后，由于身管轉(zhuǎn)動 會改變 α，此時控制系統(tǒng)可以由測角系統(tǒng)測得或者施力系統(tǒng)線位移折算出身管轉(zhuǎn)動角度，從而實時獲得施力方向和卡箍受力面的夾角。 國軍標(biāo)中規(guī)定的施力方向都是垂直于身管的，因此施力控制系統(tǒng)實時根據(jù)施力夾角修正施力給定值，從而保證垂直于身管方向的力嚴(yán)格符合國軍標(biāo)的要求。 圖 3－ 6 施力補償測量原理圖 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 力傳感器 力傳感器的種類很多，比較適合該測試系統(tǒng)的力傳感器的敏感器部分用技術(shù)比較成熟的應(yīng)變式力傳感器。將該應(yīng)變量變換為與之對應(yīng)的電信號，完成力傳感器測量。應(yīng)變量的測量常用的有電容式、電感式力傳感器，本項目傳感器 是基于電容測量技術(shù)的。如圖 3－ 1 所示，兩種力傳感器安裝在總成上，可以通過總成的旋轉(zhuǎn)和鎖緊機(jī)構(gòu)輕松實現(xiàn)高低檔位力傳感器的切換。選用世界上較先進(jìn)的丹麥艾勒森（ 數(shù)字測力傳感器主要基于以下特點 : 1、結(jié)構(gòu)堅固：其全數(shù)字式傳感器具有高達(dá) 10 倍的過載能力及側(cè)向負(fù)載性能，而且傳感器對扭力的影響不敏感。防護(hù)等級達(dá)到 2、高性能技術(shù)指標(biāo)參數(shù)：很高的測量精度和分辨率； 3、與系統(tǒng)的集成十分方便：由于全數(shù)字傳輸，通過 以直接讀取傳感器數(shù)字，徹底消除因模擬電路帶來的信號漂移和測 量誤差，且傳輸距離較長，電磁兼容性好； 4、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單：由于允許超強的過載、側(cè)向負(fù)載、扭力和沖擊，無需機(jī)械保護(hù)裝置，且全數(shù)字傳感器出廠已經(jīng)標(biāo)定完畢； 5、適應(yīng)于動態(tài)測量應(yīng)用場合：傳感器具有高達(dá) 1K 的采樣速率，額定受力情況下傳感器變形量小于 此能夠快速響應(yīng)力的變化。 6、具有內(nèi)置的診斷功能的智能化傳感器，確保測試的可靠 表 3要技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)參數(shù) 單位 數(shù)值 額定量程（ 0、 100 安全超載 % 00~1000 安全側(cè)向負(fù)載 % 00~2000 最小靜載 % 測量精度 % 復(fù)性誤差 % 后性誤差 % 變（ 30 分鐘） % 點溫度系數(shù) /輸出溫度系數(shù) % /10°C 償溫度范圍 °C ~+50°C 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 工作溫度范圍 °C ~+80°C 最大變形量 0000g 6 輸出 0 防護(hù) 據(jù)處理板需要的身管與真北的夾角，及炮管與 地球相對位置通過初始標(biāo)定，預(yù)先標(biāo)定一個位置，該位置于真北的位置固定且已知，將炮管瞄準(zhǔn)事先標(biāo)定好的初始位置，作為地球轉(zhuǎn)速補償?shù)囊罁?jù)，通過事先設(shè)定當(dāng)?shù)氐乩硇畔?。?shù)據(jù)處理板采用這些信息與傾角一起能自動補償?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)的影響。 通過上述選擇，該角度測量、角速度測量在理論上設(shè)計可以實現(xiàn)如表 4－ 3 指標(biāo) 表 4－ 3 指標(biāo) ： 序號 參數(shù) 指標(biāo) 1 軸數(shù) 正交雙軸 2 最大輸入角速度 3 最小輸入角速度 4 角速度測量精度 5 角速度分辨率 6 最小角位 移分辨率 零偏 地球自轉(zhuǎn)補償 進(jìn)行光纖陀螺測角系統(tǒng)誤差理論計算及補償方法分析的依據(jù)如下： 1) 在地理坐標(biāo)中，在緯度不變條件下，地球自轉(zhuǎn)角速度在地理坐標(biāo)系下的分量與緯度的定量計算關(guān)系是固定的，所以在地理坐標(biāo)系下固定方向矢量受地球自轉(zhuǎn)的影響也是固定的；同理，在不同的矢量方向，地球自轉(zhuǎn)在該方向上的分量也不一樣； 2) 如果陀螺敏感軸的方向在測試中保持不變，陀螺測試的輸出減去地球自轉(zhuǎn)在該方向上的值，為被測試體的實際角速度，實現(xiàn)測試中對地球自轉(zhuǎn)影響的補償； 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 3) 陀螺 儀的零漂隨溫度變化而變化，需要考慮溫度變化對零漂的影響并加以補償。 如圖 4－ 3 所示為光纖陀螺測角系統(tǒng)在確定緯度地理坐標(biāo)系下的物理模型。 圖 4－ 3 光纖陀螺測試系統(tǒng)的物理模型 由圖可見，利用 α2、 β2 可以描述陀螺的角速度在地理坐標(biāo)系下的矢量方向，陀螺的角速率可以由陀螺的輸出得到。知道角速率、角速度矢量方向，就可以描述角速度矢量。根據(jù)上圖可得如下關(guān)系式： α2 = α + α1 (4β2≤β+β1 (4上式中 α1、 β1 為陀螺安裝偏差角，當(dāng)陀螺固定到火炮身管上，這兩個角度值就為固定值。而 α 角將隨著炮塔的運動而改變， β 角在火炮身管固定，炮塔旋轉(zhuǎn)時固定不變。 且 炮塔運動角速度測量誤差主要由兩大因素構(gòu)成，一是陀螺安裝偏差角和座圈傾斜角，另一種因素是地球自轉(zhuǎn)的影響。 地球自轉(zhuǎn)角速度在陀螺敏感軸方向上的分量大小 ω： ω2)2)+ωeZ 2) (4光纖陀螺輸出值 (ωT)與炮塔方位運動實際角速度 (ω′T)以及地球自轉(zhuǎn)在北向、地垂向分量 (ωω偏差角間的準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系如下： )2221?????????? ?????? 購買文檔就送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 (4通過詳細(xì)對陀螺安裝偏差角帶來的誤差、地球自轉(zhuǎn)帶來的誤差、身管高低運動測試誤差、小角度測試誤差的分析可得出如下結(jié)論： 1) 偏差角帶來的相對誤 差與陀螺敏感軸和運動平面的法向方向的夾角 β1 有關(guān)， β1 越大誤差越大，與其他量無關(guān)； 2) 由于角度為角速度關(guān)于時間的積分，因此，測量時間越長，測量的角度越大，誤差越大，大小為實際角度的 3) 補償算法的絕對誤差與運動的角度 α、初始狀態(tài)敏感軸與運動平面的夾角 α1、敏感軸方向與運動平面法向方向的夾角 β1、以及初始時運動平面法向和地理坐標(biāo)系軸 Z 的夾角 β 有關(guān)。從前面的推導(dǎo)可以看出，補償算法的絕對誤差隨這四個量的增大而增大，經(jīng)分析計算可以得出如下結(jié)論： a) │α│≤ 45°、 │α1│≤ 5°、 │β1│≤ 5°、 │β│≤ 10° (4 炮塔方位運動測試和身管高低運動測試時誤差 3d 3