刚柔耦合下战斗部自动装药装置的优化设计

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2018.02.026

兵工学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (2): 411-416.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2018.02.026

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刚柔耦合下战斗部自动装药装置的优化设计

尹猛^1,2，徐志刚¹，贺云^1,2，刘哲³

(1.中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁沈阳 110016; 2.中国科学院大学, 北京 100049;3.东北大学机械工程与自动化学院, 辽宁沈阳 110819）

收稿日期:2016-12-27 修回日期:2016-12-27 上线日期:2018-04-04
通讯作者: 徐志刚（1972—），男，研究员，博士生导师 E-mail:zgxu@sia.cn
作者简介:尹猛（1992—），男，博士研究生。E-mail：yinmeng@sia.cn
基金资助:
“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项项目（2013ZX04001041）；国家“863”计划项目（2014AA041603）

Optimal Design of Automatic Charging Device for Warhead Based on Rigid-flexible Coupling

YIN Meng^1,2， XU Zhi-gang¹， HE Yun^1,2， LIU Zhe³

(1.Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, Liaoning, China;2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3.College of Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China)

Received:2016-12-27 Revised:2016-12-27 Online:2018-04-04

摘要/Abstract

摘要： 战斗部的传统装药工艺是由人工完成的，危险性高、效率低下且质量得不到保证，为此提出了一种针对战斗部装药的自动化装置。对战斗部装药装置进行了结构设计，针对战斗部自动装药装置的抖动问题，基于刚柔耦合建立了系统移动过程中的动力学模型。根据刚柔耦合模型对加速度算法进行仿真对比，发现使用S曲线算法时系统抖动最弱。将S曲线算法优化为5段形式并采用插值拟合在控制器上实现，在实物调试中使用发现抖动明显减弱。对比结果表明，相较传统的梯形算法，优化过的算法具有更好的控制性能。对S曲线算法的优化及应用，减弱了装置抖动，此方法对其他设备的研制也具有一定借鉴意义。

关键词: 战斗部, 自动装药装置, 刚柔耦合, 加速度控制算法

Abstract: The traditional charging process of warhead is finished by hand, and the charging efficiency is low and the charging quality is not guaranteed. An automatic charging device for warhead is proposed. The structure of charging device is designed, and for the jitter problem of automatic charging device, a dynamics model is established based on rigid-flexible coupling. Through the comparison of acceleration control algorithm and S curve algorithm, it is found that the jitter of charging device is the weakest when using the S curve algorithm. The S curve algorithm is optimized to five segments and is implemented on the controller by interpolation fitting. In physical testing, the S curve algorithm can be used to avoid jitter obviously. The results show that the optimized algorithm has better control performance. The S curve algorithm is optimized and applied to reduce the jitter of the device. Key

Key words: warhead, automaticchargingdevice, rigid-flexiblecoupling, accelerationcontrolalgorithm

中图分类号:

TH410.5⁺2

尹猛，徐志刚，贺云，刘哲. 刚柔耦合下战斗部自动装药装置的优化设计[J]. 兵工学报, 2018, 39(2): 411-416.

YIN Meng， XU Zhi-gang， HE Yun， LIU Zhe. Optimal Design of Automatic Charging Device for Warhead Based on Rigid-flexible Coupling[J]. Acta Armamentarii, 2018, 39(2): 411-416.

参考文献

［1］张方宇. 我国弹药生产技术和装备发展现状及发展对策初探［J］. 兵工自动化, 2008，27(4): 1-7.
ZHANG Fang-yu. Research on national ammunition technology, current equipment situation and development strategy ［J］. Ordnance Industry Automation, 2008，27(4): 1-7.(in Chinese)
［2］黄权，李锦. 大口径枪弹集成装配研究［J］. 四川兵工学报, 2015，36(7): 10-12.
HUANG Quan, LI Jin. Research of large caliber bullets integrated assembly［J］. Journal of Sichuan Ordnance，2015,36(7): 10-12.(in Chinese)
［3］雷林，伍凌川，张博，等. 国外战斗部装药生产装备现状及发展趋势［J］.兵工自动化, 2015，34(8): 32-34.
LEI Lin, WU Ling-chuan, ZHANG Bo, et al. Current situation and development trend of charging equipment for warhead in abroad［J］. Ordnance Industry Automation, 2015，34(8): 32-34.(in Chinese)
［4］毛明旭，于晓光，徐志刚，等. 中大口径弹药自动装筒机器人关键技术研究［J］. 四川兵工学报, 2015，36(2): 47-61.
MAO Ming-xu, YU Xiao-guang, XU Zhi-gang, et al． Research on key technology of automatic tube robot for medium and large caliber ammunition［J］. Journal of Sichuan Ordnance, 2015，36(2):

47-61.(in Chinese)
［5］郭宇飞，侯保林. 弹药协调器结构和位置控制动力学分析［J］.

兵工学报, 2013，34(4): 392-397.
GUO Yu-fei, HOU Bao-lin. Dynamics analysis of structure and positioning control of an ammunition coordinator［J］. Acta Armamentarii, 2013，34(4): 392-397.(in Chinese)
［6］杨超，张冬泉. 基于S曲线的步进电机加减速的控制［J］.机电工程, 2011，28(7): 813-817.
YANG Chao, ZHANG Dong-quan. Stepper motor's acceleration and speed control based on S-curve［J］. Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2011，28(7): 813-817.(in Chinese)
［7］凌文锋，陈吉红，唐小琦. 利用“修形法”实现S曲线加减速控制［J］.机床与液压, 2012，40(22): 4-7.
LING Wen-feng, CHEN Ji-hong, TANG Xiao-qi. Using “shape cutting method” for implementing S-curve acceleration and deceleration control［J］. Machine Tool & Hydraulics, 2012，40(22): 4-7.(in Chinese)
［8］赵翔宇，蔡慧林. 三次S曲线加减速算法研究［J］. 机械科学与技术, 2016，35(5): 747-751.
ZHAO Xiang-yu, CAI Hui-lin. Research on the acceleration/deceleration algorithm of cubic S-shape［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2016，35(5): 747-751.(in Chinese)
［9］杨辉，洪嘉振，余征跃. 刚柔耦合建模理论的实验验证［J］. 力学学报，2003，35（2）：253-256.
YANG Hui, HONG Jia-zhen, YU Zheng-yue. Experiment validation on modeling theory for rigid-flexible coupling systems［J］. Acta Mechanica Sinica, 2003，35（2）：253-256.(in Chinese)
［10］洪嘉振, 刘铸永. 刚柔耦合动力学的建模方法［J］. 上海交通大学学报, 2008,42(11):1922-1926.
HONG Jia-zhen, LIU Zhu-yong. Modeling methods of Rrigid-flexible coupling dynamics［J］. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2008, 42(11):1922-1926.(in Chinese)
［11］樊磊，王亚平，刘一鸣，等.超轻量化高射机枪刚柔耦合建模和仿真［J］.弹道学报，2009，21(1)：67-68.
FAN Lei, WANG Ya-ping, LIU Yi-ming, et al. Rigid-flex coupled modeling and simulation of a super-light antiaircraft machine gun［J］. Journal of Ballistics，2009，21(1)：67-68.(in Chinese)
［12］冯勇，马大为，薛畅，等. 多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究［J］. 兵工学报, 2006，27(3): 545-548.
FENG Yong, MA Da-wei, XUE Chang, et al. Simulation studies of coupled rigid and flexible multi-body dynamics for multiple launch rocket systems［J］. Acta Armamentarii, 2006，27(3): 545-548.(in Chinese)
［13］高立新，胡延平，吴红艳. 基于ADAMS的刚柔耦合汽车悬架性能分析［J］. 合肥工业大学学报, 2009，32(6): 814-817.
GAO Li-xin, HU Yan-ping, WU Hong-yan. Characteristic analysis of rigid-flexible coupling suspension based on ADAMS software［J］. Journal of Hefei University of Technology, 2009，32(6): 814-817.(in Chinese)

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第39卷
第2期2018 年2月兵工学报ACTA
ARMAMENTARIIVol.39No.2Feb.2018

[1]	赵春明，焦胜海，王晓飞，姚跃民，黄朝东. 柔性充气空间飞行器姿态控制系统设计[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1346-1354.
[2]	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.
[3]	任思远, 张庆明, 张晓伟, 田志敏. 环形射流和中心爆炸成型弹丸组合战斗部对混凝土墙的破孔特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(8): 1569-1579.
[4]	张浩宇，张树凯，程立，李元，温玉全，张郑伟. 杀伤爆破战斗部起爆方式对地面目标杀伤威力的影响[J]. 兵工学报, 2021, 42(11): 2300-2309.
[5]	韩晋阳, 白春华，檀盼龙. 伞降战斗部毁伤试验落点预测方法研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(6): 1077-1084.
[6]	程祥利，刘波，赵慧，刘军. 侵彻战斗部-引信系统动力学建模与仿真[J]. 兵工学报, 2020, 41(4): 625-633.
[7]	汪金奎，娄文忠，刘伟桐，苏子龙. 基于空中机动目标拦截的制导和引信及战斗部一体化设计研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(4): 649-655.
[8]	成丽蓉，汪德武，贺元吉. 侵彻单层和多层靶时战斗部装药损伤及热点生成机理研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(1): 32-39.
[9]	李茂，侯海量，李典，陈鹏宇，李永清，朱锡. 动态爆炸战斗部对舰船舱壁的破片载荷特性研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(9): 1804-1818.
[10]	蔡宣明，张伟，徐鹏，高玉波，范志强. 一维应力动态加载下战斗部装药力学响应预报模型[J]. 兵工学报, 2019, 40(4): 762-768.
[11]	杨云川，朱建军，郑宇，李文彬，王晓鸣，乔相信，李瑞. 战斗部壳体爆炸破片体/线分形维数研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(8): 1499-1506.
[12]	孙韬，张国伟，王一鸣，郭帅. 单兵火箭弹炸高优化的数值模拟与试验研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(4): 681-687.
[13]	刘志浩，高钦和，刘准，王旭. 重载轮胎面内刚柔耦合动力学建模及振动传递特性分析[J]. 兵工学报, 2018, 39(2): 224-233.
[14]	张高峰，李向东，周兰伟，马丽英. 对称刻槽预控破片战斗部壳体爆炸过程质量损失率研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(2): 254-260.
[15]	李兵，刘念念，陈高杰，张阿漫. 水中聚能战斗部毁伤双层圆柱壳的数值模拟与试验研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(1): 38-45.

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