简易制导舵机技术研究

论文摘要

为了提高火箭弹、迫击炮弹等常规弹药的打击精度,弹道修正技术应运而生。作为弹道修正技术关键之一的弹道修正执行系统,已成为该领域的研究热点。本文立足于二维弹道修正技术,对弹道修正弹的电磁式舵机系统进行了分析、设计、制作、验证,所做的工作如下：第一、立足于弹道修正弹的应用背景,分析了各类型二维弹道修正执行机构以及各类型舵机系统的工作原理及特点,设计出了两套电磁式舵机方案：三位置式电磁舵机和伸缩式电磁舵机,并制作出了它们的物理样机。第二、运用虚拟样机仿真分析软件ADAMS对所设计的伸缩式电磁舵机进行了动力学仿真,考察了舵机系统机构的响应速度,验证了其机构运动的可行性。第三、采用流体力学仿真分析软件FLUENT对装有伸缩式电磁舵机的某型火箭弹进行了气动仿真,分析了舵片完全缩回时和舵片完全伸出两种状态下的火箭弹在不同攻角、不同来流速度下的气动力变化。第四、设计了伸缩式电磁舵机的控制系统,并采用Proteus可视化虚拟仿真软件和Keil编程环境对相应的软硬件部分进行了试验调试,验证了硬件系统的可靠性以及软件程序的正确性。第五、对伸缩式电磁舵机的物理样机分别进行了电磁屏蔽效果测试试验和风洞试验。从仿真和试验结果可以看出,伸缩式电磁舵机具有尺寸小、结构简、控制易、响应快、性能稳等优点,对它进行深入研究有助于提高我国常规弹药的打击精度,对于巩固我国国防具有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.2 弹道修正弹概念描述
• 1.2.1 弹道修正弹的定义
• 1.2.2 弹道修正弹的分类
• 1.2.3 弹道修正弹的特点
• 1.3 国内外弹道修正执行系统的研究现状
• 1.3.1 国外弹道修正执行系统的研究现状
• 1.3.2 国内弹道修正执行系统的研究现状
• 1.4 论文研究的主要内容
• 2 舵机系统执行机构的分析与设计
• 2.1 二维弹道修正系统的设计指标及舵机系统的选定
• 2.2 舵机系统的分类与分析以及电磁式舵机系统方案的提出
• 2.3 方案一:三位置式电磁舵机的设计
• 2.3.1 三位置式电磁舵机的工作原理
• 2.3.2 三位置式电磁舵机的结构设计
• 2.3.3 三位置式电磁舵机的负载分析
• 2.4 方案二:伸缩式电磁舵机的设计
• 2.4.1 伸缩式电磁舵机的工作原理
• 2.4.2 伸缩式电磁舵机的结构设计
• 2.4.3 伸缩式电磁舵机的负载分析
• 2.5 两套电磁式舵机系统方案的分析
• 2.6 本章小结
• 3 伸缩式电磁舵机的动力学仿真分析
• 3.1 动力学仿真分析软件ADAMS简介
• 3.2 伸缩式电磁舵机的动力学仿真及分析
• 3.2.1 舵机系统三维模型的建立
• 3.2.2 三维模型的导入及物理参数设置
• 3.2.3 添加约束和施加载荷及驱动
• 3.2.4 验证模型
• 3.2.5 仿真结果及分析
• 3.3 本章小结
• 4 基于Fluent的伸缩式电磁舵机气动仿真
• 4.1 气动仿真分析软件Fluent简介
• 4.2 伸缩式电磁舵机的气动仿真分析
• 4.2.1 模型建立及网格划分
• 4.2.2 边界条件设置
• 4.2.3 计算方法选择
• 4.2.4 仿真结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 舵机控制系统设计
• 5.1 控制系统硬件设计
• 5.1.1 微控制器的选择
• 5.1.2 电磁铁驱动电路
• 5.1.3 电源电路设计
• 5.1.4 单片机调试接口电路
• 5.1.5 硬件电路和PCB板
• 5.2 舵机系统控制软件设计
• 5.2.1 初始化程序
• 5.2.2 控制主程序
• 5.2.3 功能子程序
• 5.2.4 软件调试及虚拟仿真
• 5.3 本章小结
• 6 物理样机的试验与结果分析
• 6.1 物理样机电磁屏蔽效果测试试验
• 6.1.1 电磁屏蔽的相关原理
• 6.1.2 电磁屏蔽试验的目的
• 6.1.3 电磁屏蔽试验的器材
• 6.1.4 电磁屏蔽试验的步骤
• 6.1.5 电磁屏蔽试验结果分析
• 6.2 物理样机的风洞试验
• 6.2.1 风洞试验的概念描述
• 6.2.2 静态调试试验
• 6.2.3 动态吹风试验
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录