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高冲击载荷下磁流变阻尼器控制系统设计

谢鹏飞  
【摘要】:由于武器系统发射时会瞬间产生高强度的冲击力,容易造成武器发射时的振动或跳动,影响射击的精确度和稳定性。本文利用磁流变阻尼器结构简单、响应速度快、功耗低、输出阻尼力大等优越性能,尤其是磁流变阻尼器输出阻尼力实时可调特性,设计并研制了一套磁流变阻尼器控制系统,根据火炮发射过程中动态特性的变化实时调节输出阻尼力的大小,实现火炮后坐力和后坐位移的“平台效应”,达到了对火炮发射时的缓冲减振作用。 本文的主要研究内容有: (1)设计了适应于火炮发射环境的单杆长行程磁流变阻尼器,并推导了阻尼器的力学公式,分析了阻尼器受力大小与阻尼器模型参数之间的关系。 (2)设计和研制了一套磁流变阻尼器缓冲控制系统,包括硬件研制和软件设计。硬件控制系统包括信号提取、信号调理、数字信号处理器采样控制以及电源驱动四个部分;软件控制系统利用数字信号处理器控制器实现了所设计的控制策略。 (3)分析了磁流变缓冲控制系统的控制需求,提出了实现后坐阻力和后坐位移“平台效应”的控制目标,并设计了延时控制、模糊自适应控制和模糊PID控制策略。 (4)利用火炮发射实验对磁流变缓冲控制系统进行验证,根据实验结果分析了整个系统的动态特性,评价控制策略的优缺点。通过比较各控制策略的阻尼力峰值和平台宽度,得到模糊PID控制策略的效果最优。


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