專利名稱:火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磁流變阻尼器控制裝置及控制方法，具體的說是涉及一種用于火炮反后坐的磁流變阻尼器控制裝置及控制方法。
背景技術：
火炮反后坐裝置是用來解決火炮的威力和機動性的矛盾的，其主要作用有三個方面:其一是極大的減小火炮在射擊時的受力；其二是把射擊時火炮的后坐運動限制為炮身沿炮身軸線的后坐運動，并且在射擊后自動使其恢復到射擊前的位置；其三是把無法控制的火炮后坐變成可以控制的炮身后坐?，F(xiàn)代火炮對反后坐裝置的要求越來越來高。從本質(zhì)上講，反后坐裝置是一個緩沖裝置，它把炮膛合力Fpt在很短的時間內(nèi)所造成的炮身后坐運動，在遠比Fpt作用時間長的時間內(nèi)。
現(xiàn)有的火炮反后坐裝置中，一般采用以駐退機為代表的傳統(tǒng)的被動式阻尼緩沖裝置提供阻尼力，由駐退機和復進機所提供的阻力Fk逐漸制動下來，最后停止在一定的后坐長度上，無法通過提供對炮身后坐阻力的主動控制，即:控制后坐阻力精確地按照設計規(guī)律變化，因而，無法對火炮射擊時的受力和運動進行控制，這在一定程度上增大了后坐力或行程，同時現(xiàn)有技術中的反后坐裝置也增加了火炮重量，降低了機動性能，同時不能夠適應不同的工況和新的發(fā)射原理。
以磁流變液為介質(zhì)的磁流變阻尼器(Magneto-Rheological Dampers,MRD)是近十年出現(xiàn)的一種新型的結(jié)構(gòu)半主動控制裝置，相比傳統(tǒng)的被動式阻尼緩沖裝置，其輸出阻尼力受工作電流實時可控，同時還具有輸出阻力大、動態(tài)范圍寬、響應速度快、低功耗等優(yōu)良特性。將磁流變阻尼器應用在火炮反后坐裝置中，代替制退機提供阻尼力，作為后坐阻力的重要組成部分，通過合適的控制裝置和合理的控制方法對后坐阻尼力實時控制，使后坐阻力更加精確的按照預先設定的規(guī)律變化，可以減小后坐阻力或行程，減輕火炮重量，提高機動性能，同時能夠適應不同的工況和新的發(fā)射原理，減小火炮發(fā)射時的振動，改善對火炮平穩(wěn)性的控制，提高精度和毀傷率，對武器裝備的輕量化和機動性的提高，對現(xiàn)役武器的性能改造和提高有重要的現(xiàn)實意義。然而。目前將磁流變阻尼器應用于火炮反后坐裝置有待解決的關鍵問題之一是設計適合沖擊載荷環(huán)境的磁流變阻尼器控制裝置和控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于火炮反后座的磁流變阻尼器控制裝置和控制方法，令磁流變阻尼器能夠順利應用于沖擊載荷環(huán)境下的火炮反后坐系統(tǒng)，以控制器作為控制核心，根據(jù)傳感器和采樣電阻實時檢測的數(shù)據(jù)對對磁流變阻尼器進行反饋控制，實時輸出控制信號調(diào)節(jié)磁流變阻尼器的線圈電流和可變庫侖阻力，更精確實時有效。
本發(fā)明為了達到上述的目的，所采取的技術方案是:
—種火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，磁流變阻尼器安裝在火炮后座方向上，包括安裝在火炮炮身上的后座阻力傳感器和后座速度傳感器，安裝在磁流變阻尼器線圈上的電流采樣電阻，分別與后座阻力傳感器、后座速度傳感器和電流采樣電阻相連接的控制器，所述控制器的輸出端與被控的磁流變阻尼器上的控制端相連接。
進一步，本發(fā)明還包括分別與后座阻力傳感器和后座速度傳感器相連接的信號調(diào)理電路，與信號調(diào)理電路和電流采樣電阻相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述控制器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電路分別與后座阻力傳感器和后座速度傳感器相連接；還包括與控制器的輸出端相連接的電流驅(qū)動電路，所述磁流變阻尼器上的控制端通過電流驅(qū)動電路與控制器的輸出端相連接；還包括連接于電流驅(qū)動電路和控制器之間的保護電路；還包括與控制器相連接的通信接口模塊。
另，一種火炮反后坐用磁流變阻尼器控制方法，用控制器控制磁流變阻尼器的工作，采用傳感器檢測火炮的后座阻力和后座速度，采用電流采樣電阻檢測磁流變阻尼器線圈上的電流，其具體步驟如下:
(I)外環(huán)反饋回路的控制:通過傳感器在線測得后坐阻力和后坐速度的信號，由控制器計算獲得實測庫侖阻力，并與控制器中預先根據(jù)火炮參數(shù)計算出的理想庫侖阻力進行比較，根據(jù)比較的差值進行校正后輸出驅(qū)動磁流變阻尼器工作的外環(huán)控制信號，控制磁流變阻尼器輸出的可調(diào)庫侖阻力。
(2)內(nèi)環(huán)反饋回路的控制:通過電流采樣電阻對磁流變阻尼器線圈上的電流進行采樣，控制器將電流采樣電阻的實測采樣信號，與上述步驟(I)中外環(huán)反饋回路輸出的外環(huán)控制信號進行比較，根據(jù)比較的差值進行校正后輸出內(nèi)環(huán)控制信號，控制磁流變阻尼器線圈上的電流。
進一步，所述外環(huán)反饋回路中對理想庫侖阻力和實測庫侖阻力比較的差值是采用PID或自適應的方法進行校正。所述內(nèi)環(huán)反饋回路中對外環(huán)控制信號和實測采樣信號的差值是采用PID的方法進行校正。
所述外環(huán)反饋回路中，控制磁流變阻尼器輸出的可調(diào)庫侖阻力包括以下步驟:
a)根據(jù)火炮彈道原理獲得炮膛合力Fpt，根據(jù)火炮結(jié)構(gòu)設計獲得后坐質(zhì)量mh以及摩擦力Ff，根據(jù)發(fā)射條件獲得射角@，根據(jù)火炮反后坐理論獲得理想后坐阻力Ffc ；
b)根據(jù)以下公式計算理想后坐速度:
權(quán)利要求
1.一種火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，磁流變阻尼器安裝在火炮后座方向上，其特征是，包括安裝在火炮炮身上的后座阻力傳感器和后座速度傳感器，安裝在磁流變阻尼器線圈上的電流采樣電阻，分別與后座阻力傳感器、后座速度傳感器和電流采樣電阻相連接的控制器，所述控制器的輸出端與被控的磁流變阻尼器上的控制端相連接。
2.如權(quán)利要求
1所述的火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，其特征是，還包括分別與后座阻力傳感器和后座速度傳感器相連接的信號調(diào)理電路，與信號調(diào)理電路和電流采樣電阻相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述控制器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電路分別與后座阻力傳感器和后座速度傳感器相連接。
3.如權(quán)利要求
1所述的火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，其特征是，還包括與控制器的輸出端相連接的電流驅(qū)動電路，所述磁流變阻尼器上的控制端通過電流驅(qū)動電路與控制器的輸出端相連接。
4.如權(quán)利要求
3所述的火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，其特征是，還包括連接于電流驅(qū)動電路和控制器之間的保護電路。
5.如權(quán)利要求
1所述的火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，其特征是，還包括與控制器相連接的通信接口模塊。
專利摘要
火炮反后坐用磁流變阻尼器控制裝置，用控制器控制磁流變阻尼器的工作，采用傳感器檢測火炮的后座阻力和后座速度，采用電流采樣電阻檢測磁流變阻尼器線圈上的電流，控制器根據(jù)傳感器在線測試的后座阻力和后座速度計算磁流變阻尼器的實測庫侖阻力，并與根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)預先計算出的理想庫侖阻力對比，由控制器根據(jù)差值校正輸出控制信號調(diào)節(jié)磁流變阻尼器的可變庫侖阻力。同時控制器將上述輸出控制信號與電流采樣電阻測得的線圈電流信號對比，輸出校正信號控制線圈上的電流。采用內(nèi)外兩級閉環(huán)反饋的控制，控制更加精確高效，實時性強，能夠很好的應用于沖擊載荷環(huán)境下的火炮反后坐系統(tǒng)中。
文檔編號F41A25/00GKCN102117050 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201010039531
公開日2013年6月19日 申請日期2010年1月6日
發(fā)明者王炅, 胡紅生 申請人:王炅, 胡紅生導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (1), 非專利引用 (1),