摘要：载荷外推作为载荷谱编制的重要技术手段,当前研究缺乏对于载荷外推总体方法的全面梳理、马尔可夫稳态分布的求解方法适应性不够、缺乏不同非参频次外推方法的比较与选用原则,导致不便生成高精度载荷谱以支撑装备性能设计。围绕坦克在高机动和极限工况下的载荷谱编制问题,基于某坦克行进间身管位移数据样本,分别使用基于雨流矩阵及核密度估计的非参数外推法、基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)的信号重构法以及Metropolis-Hastings(简称MH)直接采样法进行了载荷频次外推,并针对MCMC的信号重构法提出了一种改良马尔可夫稳态分布的求解方法。应用所提出的频次-极值相结合的载荷外推总体方法对坦克身管位移进行了频次扩充与极值预测,并结合实车试验结果验证了方法的准确性。研究结果表明:改良的马尔可夫稳态分布求解方法是有效的;在样本长度足够、外推精度要求不甚高的情况下,MH直接采样法可作为一种新的频次外推方法;运用频次-极值相结合的载荷外推总体方法所得结果精度较高;形成的频次外推法选用原则对于载荷谱编制过程中的方法选择具有一定的指导意义。研究工作为装备载荷谱的高质量编制提供了成熟的技术路线和参考。

摘要：电磁轨道炮内膛尺寸精度与发射过程中枢轨高速滑动电接触状态密切相关,准确获取内膛尺寸可有效指导其电枢设计、枢轨匹配性研究等工作。根据轨道炮异形炮膛截面及其形貌特征,并结合内膛间距变化形态,提出一种基于角平分线特性的内膛尺寸高精度测量方法,通过将局部长度范围内两条轨道空间位置关系等效成一定角度张开的两条线段,以角平分线为测量基准,在其上任取一测量点,过该点分别做两条轨道的垂线,定义两垂足的连线即为该测量点处的轨道间距值。通过开展样机设计、全系统误差分析及对比校核,对某口径轨道炮轨道间距进行工程实测。结果表明测量误差≤0.05 mm,满足精度要求。通过获取轨道间距准确数据,可对后期电磁发射装置数值建模、装配工艺及性能检测提供不可或缺的测量手段,进而促进轨道炮武器的工程化应用。

摘要：为提高弹协调器的交弹效率,同时保障协调交弹动作具有高可靠度,开展某弹协调器机构的可靠性优化设计。考虑主要几何尺寸、制造误差、重要构件弹性变形等影响因素,建立某弹协调器的参数化刚柔耦合动力学模型,通过参数化动力学分析,复现协调器的协调交弹动作失效,并建立相对应的功能函数及协调器可靠性优化设计模型。针对协调器可靠性优化模型,为提高优化设计的效率和精度,构建新的Kriging模型自适应更新策略,并与序列二次规划(SQP)方法、功能函数度量法(PMA)/可靠度指标法(RIA)结合,提出协调器机构可靠性优化设计方法。研究结果表明,在协调交弹可靠度满足要求的情况下大幅提高了某协调器的协调效率,也验证了所提方法的有效性和工程价值。

摘要：电磁轨道炮炮膛装配精度直接影响到发射过程中枢轨滑动电接触状态,为分析炮膛装配精度对电枢动态发射的影响,基于炮膛间距实测数值,提取炮膛间距典型变化形态,并建立典型形态下电枢内弹道发射动力学模型,理论分析了炮膛尺寸变化在发射过程中对电枢受力、振动等的影响,并通过真实工况下的动态发射试验和枢轨静态滑动接触试验对理论分析结论进行验证。研究结果表明,膛间距的随机变化可导致发射过程中电枢和轨道处于非对称接触状态,在膛间距变小时,枢轨接触区域会经历由小变大的过程,这一过程有利于增大枢轨接触区域,当膛间距增大时,枢轨接触区域逐渐减小,造成局部面积通过电流过大,当内膛装配精度误差超过0.2 mm以上时,由此引起的内膛间距波动可导致发射过程中电枢受力不均,同时对电枢产生横向附加振动,这是导致电枢膛内高速运动而解体的主要原因之一。通过分析炮膛装配精度对电枢发射过程的影响,研究结果可以有效指导枢轨匹配性设计,对促进电磁炮未来工程化应用意义显著。

摘要：随着并联机构从单一尺寸设计和拓扑设计向两者融合方向不断发展,基于拓扑叠加-再惩罚和全变量正交设计-再拓扑的同步设计方法得到广泛应用,但两者存在设计效率低等不足。为解决上述问题,本文提出了一种基于结构相似性的并联机构拓扑与尺寸同步设计方法,该方法拓扑优化时以相同质量保留此条件下尺寸参数小范围变化对拓扑结构微弱影响为切入点,通过拓扑结构参数化缩放和刚度-质量元模型构建,形成并联机构尺寸-拓扑同步高效设计流程。以典型■RS并联机构为例开展算例验证与对比分析,结果表明,相同质量条件下,所提设计方法比尺寸设计方法得到的各向刚度更高,即拓扑优化使RS连杆的材料分布更加合理。

摘要：针对传统的自行火炮维修保障效率低、综合性差,功能单一,以某自行火炮为研究对象,研究设计了一种综合性维修保障设备。详细阐述了电气设备状态评估、故障诊断及基于历史数据自动履历管理的设计实现,该设备具有在线和离线2种使用方式,在自行火炮战备训练前、中、后提供保障。经验证,该综合性维修保障设备功能完善、故障定位快速准确、综合性强、人机交互性良好,对自行火炮维修保障设备的高质量发展具有重要意义。

摘要：针对下肢外骨骼在运动控制中由于不可测干扰导致的暂稳态收敛性能恶化问题,提出了一种基于未知动态估计器的下肢外骨骼漏斗控制方法。在干扰辨识与补偿方面,将摩擦干扰、外部环境干扰和参数不确定性视为总体干扰,通过对系统可测状态进行滤波操作,结合不变流形定理构造了未知动态估计器(USDE),实现了系统扰动的在线估计。在暂稳态收敛性能约束方面,通过在髋膝关节控制回路设计漏斗变量,保证了跟踪误差暂稳态收敛特性的先验调节,并利用Lyapunov理论分析了所提控制方法的稳定性。仿真对比及计算结果表明:与传统自抗扰控制方法(ADRC)相比,所提方法下髋膝关节维持着与ADRC相似的控制量消耗,但稳态跟踪精度可达0.0054、0.0072,相比ADRC下的0.0574、0.0333大幅提升,且所提方法暂态收敛时间缩短近一倍。

摘要：研究了高动态条件下炮塔及身管质量偏心所产生动载荷对自行高炮稳定跟踪系统伺服电机等效输出力矩的影响,基于刚体转动的欧拉动力学方程,建立了质量偏心状态下的炮塔、自行高炮身管与车体之间的动力学模型。分别在车体摇摆、平动,以及摇摆与平动复合运动时,对自行高炮稳定指向和目标跟踪状态下的炮塔方位轴和俯仰轴动力学特性进行了仿真,系统分析了动载荷干扰力矩的特点。仿真结果表明:在自行高炮稳定指向的条件下,车体仅平动时,方位轴、俯仰轴的动载荷及输出力矩与车体加速度呈正比;车体复合运动时,方位轴、俯仰轴的动载荷及输出力矩随车体平动速度的增大而增大。行进间跟踪相比车体无平动下的跟踪,方位轴、俯仰轴的动载荷及输出力矩有了显著的增加,且双轴动载荷对输出力矩的作用更为突出。研究结果为行进间射击的自行高炮炮控系统设计提供了理论依据。

摘要：需要对链式自动机闩体进行精确定位控制,以确保能够在射击结束时完成抽壳并能在确定的位置点进行供弹和弹种转换操作。提出了一种基于电机旋变的增量式位置控制器设计。通过射长、传动减速比计算绝对位置主令,通过圈数特征和旋变位置确定位置反馈,实现位置闭环控制。提出一种射长不定的特殊情况下,位置主令的计算方法。通过对位置控制环开环传递函数分析,实现高精度定位控制。研制了一套自动机驱动控制系统作为实验平台,试验结果表明,能够有效实现高精度闩体位置控制。

摘要：针对弹药自动装填系统智能化、无人化的发展趋势,以某大口径火炮装填系统研究为背景,设计出一种由机械臂与二指抱爪构成的新型自动装填机械手,可实现在三维空间中进行作业,以此实现对弹丸的抓取以及弹丸位置的改变。根据弹丸的形状尺寸设计二指抱爪,所设计的二指抱爪可稳定地抓取弹丸,在抓取弹丸之后可实现二指抱爪的锁定,对电磁铁上电可实现二指抱爪的解锁,解锁之后可保证二指抱爪与弹丸顺利脱离;由弹丸位置的改变及装填的具体动作设计机械臂,保证所设计的机械臂与二指抱爪连接可靠,利用D-H参数法建立了机械臂运动学模型,并求得机械臂的运动学方程,通过控制机械臂的运动可实现装填动作的完成。利用三维建模软件建立装填机械手模型,且在模型建立后,利用动力学仿真软件RecurDyn对装填机械手进行运动学仿真,由此验证装填机械手设计的合理性,为加工与研制该自动装填机械手提供重要依据。