基于截断函数的有限时间滑模控制方法

针对一类二阶不确定非线性系统的鲁棒控制问题,提出一种基于截断函数的有限时间滑模控制算法。该算法具有以下特点:系统状态可在期望的有限时刻收敛为零;受控系统对外部扰动和参数不确定性具有全局鲁棒特性;系统状态的动态响应可解析预测;通过选择不同的截断函数可以实现对控制器性能的调节。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

轨道式电磁发射装置外加固层的力学分析

轨道式电磁发射装置工作时,通常利用外加固层平衡导轨间的电磁斥力保证内膛尺寸的稳定性,但制作外加固层时采用的纤维缠绕工艺复杂,导致其应力特征难以准确计算。为此,首先根据弹性力学相关理论,考虑缠绕过程中的松弛效应,推导了外加固层成型后残余环向应力、垂向预紧力及其相对应的轨道临界斥力的解析表达式;然后,在有限元软件中采用等效温度场法、逐层实化法并结合重启动技术,准确模拟了缠绕过程;最后,对比两种方法得到的外加固层内残余环向应力分布情况,证明了解析计算结果的正确性,并得到外加固层的厚度、缠绕张力对成型后内应力的影响,为纤维缠绕型轨道式电磁发射装置的快速设计提供参考。     

箭(弹)级间螺栓法兰连接结构冲击失效实验与数值仿真

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,利用ABAQUS软件建立有限元模型,设计并进行了多次落锤冲击失效实验,其中包括轴向和横向两种工况,考虑了螺栓均布与非均布、螺栓直径和螺栓-栓孔间隙等不同结构特点。实验过程中采集了螺栓力时程响应数据、柱段关键点应变时程响应数据、锤头冲击力和冲击速度及连接界面开缝位移等多组数据。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构冲击失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验结果吻合较好。研究结论可为箭(弹)级间连接结构抗冲击设计提供参考。     

电磁轨道发射中内弹道动力响应特性分析

将轨道简化为移动载荷作用下固定在弹性支撑上的Bernoulli-Euler梁,通过静态电磁-结构耦合有限元模型求得外围封装的等效刚度,计算得到发射器的临界速度。另外,利用混合有限元/边界元法建立电磁-结构-运动多物理场耦合的动力学模型,求得枢轨动态接触压力和轨道的应力应变分布特性。通过在轨道背面布置光纤光栅应变传感器,利用测量数据验证了动力响应特性,并分析了弹丸在内弹道的稳定性。针对典型30 mm × 30 mm矩形口径发射器,分析及试验结果表明：C型电枢对轨道的电磁挤压力在平顶沿起始时刻达到最大值,之后随着时间推移逐渐减小;电枢通过引起的应力波在高速段容易与轨道中反射应力波发生共振,并且轨道在电枢运动的中间高速段区域受力最为集中,应力集中水平约是起始低速段区域的2.44倍;电枢运动高速段会出现晃动现象,进而引起上下轨道受力的不对称性。分析及试验结果对研究电磁轨道发射器内弹道动力响应特性和发射器结构设计具有重要指导意义。     

身管热变形对步枪射击影响分析

为了研究温度变化对枪械射击准确度的影响,建立某步枪枪管的数值仿真模型。为了研究热冲击作用下枪管温度的分布情况,根据非线性热力学对枪管内壁与外壁的对流传热以及内膛的传热进行数值分析。再将仿真得到的温度场施加在身管上,采用非线性热力学结构耦合,求解出不同温度场分布下的枪管变形程度,并分析了身管弯曲对瞄准基线的影响。通过与实验数据的对比,验证了仿真结果具有可信性,为射击过程中的修正偏差提供重要理论依据。     

永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻优化设计

针对开关磁阻电机低功率密度和低材料利用率的问题,为了进一步优化电机的转矩特性,将永磁体应用在开关磁阻电机之中,设计了一台三相12/10极永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻电机。在分析该电机结构和工作原理的基础上,采用电机设计理论对该电机进行结构设计,并且采用有限元软件进行仿真。在瞬态场条件下验证了该模型的正确性,在稳态场条件下仿真得到电感特性曲线、磁链特性曲线和转矩特性曲线,建立了精确的非线性模型。仿真结果表明该电机的转矩特性得到了明显提高。最后,采用遗传算法对电机主要结构参数进行了多目标优化设计,进一步提高了该电机的平均转矩并降低其转矩脉动。     

泵控马达系统恒转速控制器设计与FPGA实现

在行车取力发电系统中,由变量泵-定量马达组成的变转速泵控马达系统的输出转速存在非线性波动现象,保证变转速泵控马达系统的输出转速恒定是行车取力发电系统的关键技术指标之一。为减小非线性波动的影响并实现系统的恒转速输出,提出了一种参数基于转速偏差和偏差变化率的指数函数的非线性PID控制算法,在建立变量泵恒流量数学模型得到流量方程后,利用FPGA完成了此算法的硬件实现,并采用"FPGA+SOPC架构"设计了泵控马达的恒转速输出控制系统。通过分析实验数据得出,该系统在输入转速时变,负载突变的情况下,其定量马达的输出转速波动量最大为60 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,性能达到了国家III类发电要求。     

基于Lanczos法的多管火箭炮模态仿真和试验

为研究某型多管火箭炮振型和固有频率,对其进行模态分析,根据火箭炮发射装置物理样机,完成其有限元模型建立;完成火箭炮发射装置模态测试,采用Lanczos迭代法完成模态仿真分析;将仿真和试验测试模态结构进行对比验证,通过振型完成火箭炮刚度分析,为其进一步优化设计提供支撑。     

某型机枪遥控武器站静动态特性仿真分析

为提高机枪遥控武器站机动性,研究机枪射击过程中架体的受力情况,针对武器站的模态特性及瞬态特性进行仿真分析,开展轻量化设计。在ANSYS软件中对武器站进行有限元建模,对结构进行模态分析、瞬态动力学分析,提取了机枪武器站的固有频率和固有振型,施加时变射击冲击载荷,得到了武器站结构的等值线云图等架体受力特性。根据振型数据特征进行结构优化。分析结果表明,模态特性分布有利,架体结构刚度在动态工况下仍有较大富裕。优化后的结构减轻质量,仍能满足载荷冲击的需求。     

van der Pol 振子在负反馈作用下的动力性态分析

本文从非线性振动理论和反馈控制论的角度研究了ｖａｎｄｅｒＰｏｌ振子在负反馈作用下的动力性态,用中心流形法和形式级数法分析了ｖａｎｄｅｒＰｏｌ振子的局部稳定性和Ｈｏｐｆ分叉行为,用Ｒｕｎｇｅ─Ｋｕｔｔａ法给出了仿真结果。