兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 4052-4061.doi: 10.12382/bgxb.2024.0658
收稿日期:
2024-08-01
上线日期:
2024-11-26
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Yuntian1, CHEN Longmiao1,*(), CHEN Guangsong1, WANG Mingming2
Received:
2024-08-01
Online:
2024-11-26
摘要:
为分析弹协调动态随机过程中不确定性输入参数对协调到位精度的影响,基于直接概率积分法(Direct Probability Integer Method,DPIM)研究弹协调过程的动态不确定性传播。建立弹协调机构的刚柔耦合动力学模型,推导弹协调过程的概率密度积分方程,并采用Karhunen-Loeve(K-L)展开方法实现动态随机驱动载荷的降维,进而基于DPIM量化动态不确定性条件下弹协调臂到位角度的不确定性。与试验对比的结果表明:弹协调到位仿真输出与试验测试结果基本吻合,验证了模型的准确性;与Monte Carlo(MC)结果对比,基于DPIM方法得到的概率密度函数与MC相比误差较小,验证了新方法的有效性;动态随机载荷和不确定性参数影响下的协调到位结果表明:K-L方法有效实现了协调过程动态随机载荷的降维,协调到位误差随协调角度变大而变大。计算结果可为弹药自动装填系统可靠性设计提供有力支撑。
中图分类号:
张云添, 陈龙淼, 陈光宋, 王明明. 考虑动态载荷不确定性的弹协调到位精度[J]. 兵工学报, 2024, 45(11): 4052-4061.
ZHANG Yuntian, CHEN Longmiao, CHEN Guangsong, WANG Mingming. The Positioning Accuracy of Ammunition Coordination Considering the Uncertainty of Dynamic Loads[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(11): 4052-4061.
序号 | 参数名 | 名义值 | 特征值 | 分布 类型 |
---|---|---|---|---|
1 | 驱动齿轮与齿弧的接触刚 度/(N·m-1) | 7.38×105 | 5×104 | 正态 |
2 | 驱动齿轮与齿弧的间隙/mm | 0 | 0.01 | 均匀 |
3 | 齿弧与耳轴的径向间隙/mm | 0 | 0.01 | 均匀 |
4 | 协调臂总质量(含弹丸)/kg | 100 | 0.1 | 正态 |
5 | 协调臂转动惯量(含弹 丸)/(kg·mm2) | 5.67×106 | 5×105 | 正态 |
表1 弹协调过程中的不确定性参数
Table 1 Uncertainty parameters in the ammunition coordination process
序号 | 参数名 | 名义值 | 特征值 | 分布 类型 |
---|---|---|---|---|
1 | 驱动齿轮与齿弧的接触刚 度/(N·m-1) | 7.38×105 | 5×104 | 正态 |
2 | 驱动齿轮与齿弧的间隙/mm | 0 | 0.01 | 均匀 |
3 | 齿弧与耳轴的径向间隙/mm | 0 | 0.01 | 均匀 |
4 | 协调臂总质量(含弹丸)/kg | 100 | 0.1 | 正态 |
5 | 协调臂转动惯量(含弹 丸)/(kg·mm2) | 5.67×106 | 5×105 | 正态 |
均值 | 均方差 | ||||
---|---|---|---|---|---|
MC | DPIM | 误差 | MC | DPIM | 误差 |
60.0042 | 60.0041 | 1.67×10-4% | 9.0413×10-4 | 8.8674×10-4 | 1.92% |
表2 弹协调到位角度统计特性
Table 2 Statistical characteristics of coordination angles of ammunition
均值 | 均方差 | ||||
---|---|---|---|---|---|
MC | DPIM | 误差 | MC | DPIM | 误差 |
60.0042 | 60.0041 | 1.67×10-4% | 9.0413×10-4 | 8.8674×10-4 | 1.92% |
协调到位35° | 协调到位65° | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
时间/s | 均值 | 均方差 | 时间/s | 均值 | 均方差 | ||||
0.30 | 19.932 | 0.0018 | 0.300 | 22.081 | 0.0014 | ||||
0.50 | 32.2407 | 2.04×10-4 | 0.500 | 45.094 | 8.05×10-4 | ||||
0.65 | 35.0091 | 0.001 | 0.765 | 65.0196 | 0.0047 |
表3 弹协调动态角位移统计特性
Table 3 Statistical characteristics of coordinated dynamic angular displacement of ammunition
协调到位35° | 协调到位65° | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
时间/s | 均值 | 均方差 | 时间/s | 均值 | 均方差 | ||||
0.30 | 19.932 | 0.0018 | 0.300 | 22.081 | 0.0014 | ||||
0.50 | 32.2407 | 2.04×10-4 | 0.500 | 45.094 | 8.05×10-4 | ||||
0.65 | 35.0091 | 0.001 | 0.765 | 65.0196 | 0.0047 |
[1] |
钱林方, 陈光宋. 中远程压制火炮射击精度理论[M]. 北京: 科学出版社, 2020.
|
|
|
[2] |
侯保林, 樵军谋, 刘琮敏. 火炮自动装填[M]. 北京: 兵器工业出版社, 2010.
|
|
|
[3] |
钱林方, 陈光宋, 陈军华, 等. 火炮自动装填系统协调器定位精度可靠性分析[J]. 中国科学:技术科学, 2023, 53(9): 1533-1544.
|
|
|
[4] |
王明明, 钱林方, 陈光宋, 等. 基于概率密度演化方法的火炮输弹过程不确定性分析[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1215-1224.
doi: 10.12382/bgxb.2021.0298 |
doi: 10.12382/bgxb.2021.0298 |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
石志杰, 陈龙淼, 羊柳, 等. 某火炮药协调器多学科耦合模型参数辨识与可靠性分析[J]. 火炮发射与控制学报, 2023, 44(4): 20-26,50.
|
|
|
[8] |
赵抢抢, 侯保林. 火炮弹药协调器区间不确定参数辨识[J]. 兵工学报, 2017, 38(1): 35-42.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2017.01.005 |
|
|
[9] |
鲍丹, 侯保林. 基于深度学习的单自由度机械臂定位可靠性估计[J]. 振动与冲击, 2021, 40(15): 246-252,283.
|
|
|
[10] |
林瑜斌, 侯保林, 鲍丹, 等. 基于隐式Lyapunov函数的弹药传输机械臂变增益超螺旋滑模控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(8):2573-2583.
doi: 10.12382/bgxb.2023.0642 |
doi: 10.12382/bgxb.2023.0642 |
|
[11] |
聂守成, 钱林方, 陈志群, 等. 基于干扰观测器的弹丸协调器电液伺服系统自适应滑模控制[J]. 兵工学报, 2020, 41(9): 1745-1751.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.09.006 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.09.006 |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
刘太素, 钱林方, 陈光宋, 等. 某输弹机开式链传动建模及动力学特性分析[J]. 兵工学报, 2018, 39(11): 2109-2117.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2018.11.004 |
|
|
[23] |
陈光宋. 弹炮耦合系统动力学及关键参数识别研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2016.
|
|
|
[24] |
|
[1] | 陈柏翰, 赵生伟, 邹慧辉, 王伟光, 戴湘晖, 王可慧. 侵彻弹体过载信号特性与处理技术研究进展[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 2906-2928. |
[2] | 陈柏翰, 沈子楷, 邹慧辉, 王伟光, 王可慧. 硬目标内弹体斜侵彻状态的基本演化特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 59-66. |
[3] | 陈柏翰, 王笠镔, 邹慧辉, 王伟光, 王可慧. 自旋对弹体侵彻效应的影响[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 117-124. |
[4] | 任济寰, 吴祥, 薄煜明, 吴盘龙, 何山. 基于增强上下文信息长短期记忆网络的弹道轨迹预测[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 462-471. |
[5] | 王明明, 钱林方, 陈光宋, 刘太素. 基于概率密度演化方法的火炮输弹过程不确定性分析[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1215-1224. |
[6] | 鲁强, 高志峰, 钟小兵, 戴军, 黄秋, 胡绍云. 有限转角钢带的传动特性及预紧张力对输出特性的影响[J]. 兵工学报, 2022, 43(3): 676-685. |
[7] | 单春来, 刘朋科, 古斌, 贺琦, 徐宏英. 多级优化算法在火炮总体结构设计中的应用[J]. 兵工学报, 2022, 43(1): 11-19. |
[8] | 程申申, 陶如意, 王浩, 薛绍, 林庆育. 弹丸不同结构尼龙弹带挤进过程的阻力特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(9): 1847-1857. |
[9] | 邹利波, 于存贵, 冯广斌, 侯保林, 仲建林, 刘宪福. 基于温度修正的弹丸挤进身管过程摩擦模型[J]. 兵工学报, 2021, 42(6): 1148-1156. |
[10] | 罗中峰, 管小荣, 徐诚. 面向弹丸炮口状态的自行火炮结构参数全局灵敏度[J]. 兵工学报, 2021, 42(2): 254-267. |
[11] | 胡雨博, 余永刚. 充液圆管周向多股壁面燃气射流排水特性[J]. 兵工学报, 2020, 41(12): 2417-2423. |
[12] | 刘太素, 钱林方, 陈光宋. 火炮输药机构小射角输药到位一致性稳健优化设计[J]. 兵工学报, 2020, 41(8): 1473-1482. |
[13] | 何山, 吴盘龙, 李星秀, 恽鹏, 薄煜明. 基于刚体弹道模型的防空火控解算方法[J]. 兵工学报, 2020, 41(8): 1494-1501. |
[14] | 钱林方, 陈光宋, 王明明. 弹丸在炮口的状态参数对地面密集度影响研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(5): 833-841. |
[15] | 陈宇, 杨国来, 付羽翀, 孙全兆. 高速机动条件下坦克行进间火炮非线性振动动力学研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(7): 1339-1348. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||