本發(fā)明涉及航炮技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種航炮緩沖控制方法。本發(fā)明還涉及一種航炮緩沖控制裝置。

背景技術(shù)：

航炮緩沖控制裝置，主要針對(duì)航空特種裝備領(lǐng)域，面向現(xiàn)代航炮威力大、輕量化、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、小后坐力的發(fā)展需要。利用磁流變阻尼器輸出阻力大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、功耗低的優(yōu)勢(shì)解決航炮發(fā)射時(shí)的后坐沖擊以及振動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常將磁流變阻尼器安裝在炮身上，根據(jù)后坐阻力、后坐速度傳感器反饋調(diào)節(jié)后坐合力，達(dá)到降低后坐力的目的。然而由于力傳感器安裝位置苛刻、速度傳感器一般體積較大，不適合用于航炮后坐緩沖裝置。而且航炮對(duì)連發(fā)有要求，需要對(duì)炮身進(jìn)行復(fù)位；除此之外，還有一些學(xué)者根據(jù)后坐阻力、后坐速度傳感器內(nèi)外兩環(huán)閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)后坐合力，達(dá)到降低后坐力的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種航炮緩沖控制方法，該航炮緩沖控制方法僅僅通過(guò)加速度傳感器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流大小的控制，以實(shí)現(xiàn)后坐和復(fù)進(jìn)控制時(shí)的響應(yīng)速度明顯提高的技術(shù)效果。本發(fā)明的另一目的是提供一種航炮緩沖控制裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種航炮緩沖控制方法，包括：

根據(jù)設(shè)于航炮后座的磁流變阻尼器得到粘滯阻尼系數(shù)c0和儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0，并根據(jù)套設(shè)于所述磁流變阻尼器四周的彈簧得到彈簧剛度k；

根據(jù)設(shè)于航炮的導(dǎo)桿的加速度傳感器所檢測(cè)到的加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x；

通過(guò)預(yù)設(shè)的后坐合力fb、所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；

其中，為正負(fù)符號(hào)標(biāo)志，后坐過(guò)程為正，復(fù)位過(guò)程為負(fù)；

根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器。

相對(duì)于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的航炮緩沖控制方法，利用磁流變阻尼器與彈簧共同實(shí)現(xiàn)對(duì)航炮炮身的緩沖，避免航炮炮身的后坐位移過(guò)大；與此同時(shí)，當(dāng)磁流變阻尼器與彈簧的類型確定后，可以知曉粘滯阻尼系數(shù)c0、儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0和彈簧剛度k，并利用加速度傳感器所獲取的加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x；針對(duì)炮身的后坐合力fb，可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)設(shè)，并根據(jù)公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc，針對(duì)不同的磁流變阻尼器類型，阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc與輸出電流值事先統(tǒng)計(jì)為表格，也即計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc之后即可獲知輸出電流值，從而對(duì)磁流變阻尼器輸出，以控制磁流變阻尼器的阻尼力，達(dá)到降低炮身后坐力的目的。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器的步驟之后還包括：

當(dāng)所述為負(fù)、且經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，利用預(yù)設(shè)的復(fù)位后坐合力fb¹、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k以及當(dāng)前時(shí)刻的速度和當(dāng)前時(shí)刻的位移x，并根據(jù)所述公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢(shì)能，以實(shí)現(xiàn)彈簧復(fù)位。

優(yōu)選地，所述后坐合力fb以及所述復(fù)位后坐合力fb¹均為定值。

優(yōu)選地，所述根據(jù)設(shè)于航炮的導(dǎo)桿的加速度傳感器所檢測(cè)到的加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x的步驟具體包括：

根據(jù)所述加速度值對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分得到所述速度根據(jù)所述速度與時(shí)間得到所述位移x。

本發(fā)明還提供一種航炮緩沖控制裝置，包括：

加速度傳感器：用于檢測(cè)航炮炮身的加速度值；

與所述加速度傳感器相連的信號(hào)調(diào)理單元：用于根據(jù)所述加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x；

與所述信號(hào)調(diào)理單元相連的運(yùn)算控制單元：用于根據(jù)設(shè)于航炮后座的磁流變阻尼器的粘滯阻尼系數(shù)c0和儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、套設(shè)于磁流變阻尼器四周的彈簧的彈簧剛度k、預(yù)設(shè)的后坐合力fb、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；其中，為正負(fù)符號(hào)標(biāo)志，后坐過(guò)程為正，復(fù)位過(guò)程為負(fù)；并根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值；

設(shè)于所述運(yùn)算控制單元與所述磁流變阻尼器之間的功率輸出單元：用于根據(jù)所述輸出電流值對(duì)所述磁流變阻尼器輸出電流。

優(yōu)選地，還包括：

復(fù)位控制器：用于當(dāng)所述為負(fù)、且經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，利用預(yù)設(shè)的復(fù)位后坐合力fb¹、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k以及當(dāng)前時(shí)刻的速度和當(dāng)前時(shí)刻的位移x，并根據(jù)所述公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢(shì)能，以實(shí)現(xiàn)彈簧復(fù)位。

優(yōu)選地，還包括與所述運(yùn)算控制單元相連的上位控制系統(tǒng)：用于將所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k、所述預(yù)設(shè)的后坐合力fb以及復(fù)位后坐合力fb¹輸出至所述運(yùn)算控制單元。

優(yōu)選地，所述運(yùn)算控制單元與所述上位控制系統(tǒng)之間具有通訊單元。

優(yōu)選地，還包括用以對(duì)所述通訊單元、所述運(yùn)算控制單元、所述功率輸出單元和所述信號(hào)調(diào)理單元提供電能的電源單元。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種航炮緩沖控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置中炮身尾部的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為航炮的后坐力與后坐位移曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1、圖2、圖3和圖4，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種航炮緩沖控制方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置中炮身尾部的結(jié)構(gòu)圖；圖4為航炮的后坐力與后坐位移曲線圖。

本發(fā)明提供的一種航炮緩沖控制方法，如說(shuō)明書附圖1所示，包括：

s1、根據(jù)設(shè)于航炮后座的磁流變阻尼器得到粘滯阻尼系數(shù)c0和儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0，并根據(jù)套設(shè)于所述磁流變阻尼器四周的彈簧得到彈簧剛度k；

s2、根據(jù)設(shè)于航炮的導(dǎo)桿的加速度傳感器所檢測(cè)到的加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x；

s3、通過(guò)預(yù)設(shè)的后坐合力fb、所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；其中，為正負(fù)符號(hào)標(biāo)志，后坐過(guò)程為正，復(fù)位過(guò)程為負(fù)；

s4、根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器。

首先如說(shuō)明書附圖3所示，本發(fā)明采用磁流變阻尼器2外加連接工裝的方式的設(shè)置方式，由兩個(gè)緩沖裝置分別安裝在航炮炮身兩側(cè)。加速度傳感器1安裝在導(dǎo)桿頂部，滑動(dòng)支撐導(dǎo)桿4通過(guò)限位螺栓限位。緩沖裝置包括磁流變阻尼器2與鋼彈簧3；也即通過(guò)兩個(gè)磁流變阻尼器2加鋼彈簧3并聯(lián)的方式代替航炮系統(tǒng)原有的不帶后坐阻尼的緩沖裝置。當(dāng)系統(tǒng)后坐和復(fù)進(jìn)時(shí)，鋼彈簧3提供后坐剛度和復(fù)進(jìn)的動(dòng)力，以滿足系統(tǒng)的后坐位移和后坐力大小要求。磁流變阻尼器2的磁流變阻尼器根據(jù)阻尼力特性曲線提供阻尼力，其阻尼力大小由施加的工作電流控制。而工作電流可以通過(guò)施加的電壓變化量控制，從而達(dá)到所需要的阻尼力特性曲線。

而眾所周知，航炮單發(fā)射擊以及連發(fā)射擊精度要求航炮后坐緩沖裝置必須在較小的后坐行程下滿足后坐阻力最小。而后坐力所產(chǎn)生的總功用于抵消炮彈爆炸產(chǎn)生的能量，滿足以下公式：

從附圖4可以看出，當(dāng)后坐位移一定時(shí)，fb為常數(shù)時(shí)，后坐力的峰值可以達(dá)到最小，因此需要通過(guò)控制可變的阻尼力保證后坐合力曲線近似為常數(shù)。

在步驟s1中，當(dāng)磁流變阻尼器2與彈簧3的類似確定后，通過(guò)磁流變阻尼器2即可獲知磁流變阻尼器2的粘滯阻尼系數(shù)c0和儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0，通過(guò)彈簧3可以知曉彈簧剛度k；

在步驟s2中，通過(guò)加速度傳感器1所檢測(cè)到的加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x；

在步驟s3中，后坐合力與速度、位移、電流的關(guān)系式可為：

式中：fc為阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)；c0為粘滯阻尼系數(shù)；f0為蓄能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)。x表示航炮炮身的位移。表示航炮炮身的速度，當(dāng)數(shù)值為正時(shí)表示后坐過(guò)程，數(shù)值為負(fù)時(shí)表示復(fù)進(jìn)過(guò)程。為正負(fù)符號(hào)標(biāo)志，后坐過(guò)程為正，復(fù)位過(guò)程為負(fù)。由上述公式即可計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；

在步驟s4中，針對(duì)不同類型的磁流變阻尼器2，其阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc與輸出電流值之間一一對(duì)應(yīng)，且制成表格，現(xiàn)有技術(shù)中具有該表格，因此利用查表法即可獲知輸出電流值，從而對(duì)磁流變阻尼器2進(jìn)行控制，以降低炮身后坐位移。

上述給出了炮身在后坐階段的控制方式，當(dāng)炮身的速度方向發(fā)生變化，也即炮身進(jìn)入復(fù)位階段時(shí)，可以采用如下方式進(jìn)行控制。

當(dāng)所述為負(fù)、且經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，利用預(yù)設(shè)的復(fù)位后坐合力fb¹、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k以及當(dāng)前時(shí)刻的速度和當(dāng)前時(shí)刻的位移x，并根據(jù)所述公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢(shì)能，以實(shí)現(xiàn)彈簧復(fù)位。

也就是說(shuō)，當(dāng)炮身的速度正負(fù)方向發(fā)生變化時(shí)，且經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間后，表面炮身進(jìn)入復(fù)位階段，即鋼彈簧達(dá)到最大壓縮量后火炮進(jìn)入復(fù)位階段，利用設(shè)定的復(fù)位后坐合力fb¹，儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、彈簧剛度k以及當(dāng)前時(shí)刻的速度和當(dāng)前時(shí)刻的位移x，并根據(jù)上述公式計(jì)算得到更新后的阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；其中，復(fù)位后坐合力fb¹即為公式中的fb，也即更新后的fb，利用更新后的阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc查表得到對(duì)之對(duì)應(yīng)的輸出電流值，利用彈簧的彈性勢(shì)達(dá)到復(fù)進(jìn)的效果，并控制磁流變阻尼器消耗掉多余的彈性勢(shì)能，維持炮身振動(dòng)穩(wěn)定性不至于過(guò)沖。

在上述過(guò)程中，可以利用加速度傳感器1判斷炮身的速度正負(fù)方向是否發(fā)生變化，從而觸發(fā)利用復(fù)位后坐合力fb¹計(jì)算得到更新后的阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc，并執(zhí)行后續(xù)的步驟。當(dāng)然，如上文所述，后坐合力fb以及復(fù)位后坐合力fb¹均為定值，以減小炮身的后坐位移。

針對(duì)上述步驟s2，根據(jù)設(shè)于航炮的導(dǎo)桿的加速度傳感器所檢測(cè)到的加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x的步驟具體包括：

根據(jù)所述加速度值對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分得到所述速度根據(jù)所述速度與時(shí)間得到所述位移x。上述過(guò)程可以參考現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將不再贅述。

本發(fā)明還公開了一種航炮緩沖控制裝置，如說(shuō)明書附圖2所示，包括：

加速度傳感器1：用于檢測(cè)航炮炮身的加速度值；

與所述加速度傳感器1相連的信號(hào)調(diào)理單元600：用于根據(jù)所述加速度值計(jì)算得到航炮炮身的速度和位移x；

與所述信號(hào)調(diào)理單元600相連的運(yùn)算控制單元400：用于根據(jù)設(shè)于航炮后座的磁流變阻尼器2的粘滯阻尼系數(shù)c0和儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、套設(shè)于磁流變阻尼器四周的彈簧3的彈簧剛度k、預(yù)設(shè)的后坐合力fb、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；其中，為正負(fù)符號(hào)標(biāo)志，后坐過(guò)程為正，復(fù)位過(guò)程為負(fù)；并根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值；

設(shè)于所述運(yùn)算控制單元400與所述磁流變阻尼器2之間的功率輸出單元500：用于根據(jù)所述輸出電流值對(duì)所述磁流變阻尼器2輸出電流。

優(yōu)選地，還包括：

復(fù)位控制器：用于當(dāng)所述為負(fù)、且經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，利用預(yù)設(shè)的復(fù)位后坐合力fb¹、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k以及當(dāng)前時(shí)刻的速度和當(dāng)前時(shí)刻的位移x，并根據(jù)所述公式計(jì)算得到阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關(guān)系項(xiàng)fc通過(guò)查表得到其所對(duì)應(yīng)的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢(shì)能，以實(shí)現(xiàn)彈簧復(fù)位。

優(yōu)選地，還包括與所述運(yùn)算控制單元400相連的上位控制系統(tǒng)100：用于將所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲(chǔ)能器產(chǎn)生的力偏置項(xiàng)f0、所述彈簧剛度k、所述預(yù)設(shè)的后坐合力fb以及復(fù)位后坐合力fb¹輸出至所述運(yùn)算控制單元。

優(yōu)選地，所述運(yùn)算控制單元400與所述上位控制系統(tǒng)100之間具有通訊單元200。

優(yōu)選地，還包括用以對(duì)所述通訊單元200、所述運(yùn)算控制單元400、所述功率輸出單元500和所述信號(hào)調(diào)理單元600提供電能的電源單元300。

需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書中，諸如第一和第二之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體與另外幾個(gè)實(shí)體區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的航炮緩沖控制方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。