《火炮概论》总复习题 1.火炮系统是由弹药、发射装置、瞄准系统组成（火炮总体）。 2.弹药是由带引信的弹丸、带点火具的发射药、药筒的统称。 3.火炮发展史上的几个重要阶段。a 炮身内膛结构：滑膛—线膛—滑膛，b 炮架：无炮架—刚性炮架—弹性炮架，c 运动部分：人拉—马曳—牵引—自行，d 火炮由简单的火器发展为现代化的武器综合系统，e 火炮设计理论不断发展与逐步完善，d 新能源火炮异军突起。 4.火炮战术技术要求：弹丸威力远射性直射距离有效射程射击精度速射性射速（实际、理论射速、突击射速）火炮的寿命（身管寿命、运动部分寿命）机动性 5.火炮的组成可概括为四大部分：发射部分、架体部分、瞄准部分、运动部分（车轮、缓冲器、车轮制动器） 6.火炮的个工作过程为火炮的射击过程。射击过程中赋予弹丸初速的过程为发射过程。 7.简述发射整过程：击针击发—底火引燃底火药—点火药燃烧和传火—发射药燃烧—膛压升高—弹带嵌膛线—燃气压力作功—弹丸边旋转边加速向前运动—炮管及其连固部分向后运动—弹丸出炮口 8.弹丸在膛内运动过程可划分为哪几个时期？划分为前期（击发底火到弹带嵌膛线）、第一时期弹丸运动开始到发射药全部燃烧结束）、第二时期（发射药燃烧结束到弹丸底部飞离炮口断面）、后效时期（弹丸飞离炮口） 9.后效期对后坐部分和对弹丸的作用从时间上讲是一样的？不一样。起点相同而结束点不同。 10.弹丸在空气中飞行时，空气阻力由哪几部分组成？空气阻力由摩擦阻力、涡流阻力和波动阻力组成。 11.长形弹丸在空气中飞行时和稳定方式有哪几种？有旋转稳定和尾翼稳定两种方式 12.射弹散布现象？它与弹道系数、初速、射角确定一条弹道相矛盾吗？不矛盾。射弹散布的原因—存在各种随机因素使得各发弹之间的弹道系数、初速、射角的确切值存在微小的随机差异，造成了射弹散布现象。 13.身管内膛的组成？线膛内膛由药室部、坡膛和膛线部组成。滑膛的炮膛由光滑的圆柱面和圆锥面组成 14.缠度缠角的概念.膛线的分类?85加、54-122榴弹炮、57高炮、双-35高炮、83-122、D30-122各采用什么样的膛线？ 膛线对炮膛轴线的倾斜角叫做缠角，用α表示；膛线绕炮膛旋转一周，在轴向移动的产度， 用口径的倍数表示称为膛线的缠度，用η表示。膛线分为：等齐膛线（用于加农炮和高射炮、85加、57高炮）、渐速膛线（榴弹炮、54-122）和混合膛线（56—152榴弹炮）。 15.联接筒联接身管与炮尾有什么优点？炮身的作用？优点：装配和固定比较方便。作用：承受火药气体压力和导引弹丸的运动。 16.炮口制退器与身管的联接处有什么特点？为什么？其联结方式采用左旋螺纹来联结。因为炮弹从炮口发射出来时是右旋，炮弹与制退器产生摩擦力矩，使得制退器与身管的自紧，防止其松动。 17.炮闩的作用？炮闩与闩体有什么差异？炮闩是（作用）发射时用于闭锁炮膛、击发底火，发射后抽出药筒的机构。而闩体是楔形棱柱体，是楔式炮闩中的闭锁装置的一个部件。18.闭锁装置的组成及动作？组成：由闩体、曲臂、曲臂轴和闩柄组成。动作： 19.半自动装置的组成及动作过程。组成：动作过程： 20.抽筒装置的作用及动作过程？作用：及时抽出药筒和开闩后将闩体固定在装填位置上。动作： 21.击发装置的组成及动作？组成：由击发机和发射机组成。动作： 22.复拨器的动作及作用？作用：发射时出现迟发火时，不必开闩，采用复拨器将击针拨回便可再次击发。转动握把，杠杆带动杠杆轴转动而使拨动子左轴转动，拨动子将击针拨回或待发状态，放松握把后，杠杆在扭簧的作用下恢复原位。动作: 23.保险器的作用及如何起作用？当炮闩未关到位（未确实闭锁）时使击针不能击发。 24.摇架的作用？摇架的分类及各类摇架的特点？作用：用于支撑炮身，为炮身的后坐和复进运动提供导轨，为炮身的俯仰提供枢纽，射击时将载荷传给其它架体。分类：特点： 25.反后坐装置的作用及组成？组成：由驻退机（由后坐制动器和复进制动器组成）和复进机组成。作用：tg π αη=
电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程
1. 液压传动的介绍 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术。 1795年英国Joseph Braman以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。 第一次世界大战后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。 液压元件大约在19 世纪末20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年F.Vikers发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初G·Constantimsco对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。在1955年前后,日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。 2. 液压传动的特点 液压传动的优点 （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置等等；船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压传动的缺点 （1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （5）传动效率低。 3. 液压传动的基本原理 液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。液压传动是利用帕斯卡原理！帕斯卡原理是大概就是：在密闭环境中，向液体施加一个力，这个液体会向各个方向传递这个力！力的大小不变！液压传动就是利用这个物理性质，向一个物体施加一个力，利用帕斯卡原理使这个力变大！从而起到举起重物的效果！ 液压传动在阀门行业也得到很大的应用，如阀门的机床制造加工设备、阀门液压试验设备、
火炮一般常识 炮兵是战争之神，火炮是炮兵的主战装备。 火炮指以发射药为能源发射弹丸，口径在20毫米以上的身管射击武器。火炮种类较多，配有多种弹药，可对地面、水上和空中目标射击，歼灭、压制有生力量和技术兵器，摧毁各种防御工事和其他设施，击毁各种装甲目标和完成其他特种射击任务。 一、一般构造 火炮通常由炮身和炮架两大部组成（以加农榴弹炮为例）。 炮身部由身管、炮尾、炮闩和炮口制退器组成。如图所示。 1身管，2被筒，3制转键，4闩体，5炮尾，6导箍，7炮口制退器。 1、身管用来赋予弹丸初速及飞行方向，并使弹丸旋转（滑膛炮的弹丸一般不旋转）。炮尾用来盛装炮闩。 其中炮身炮膛内往往刻有膛线，膛线是按螺旋形刻制的， 炮膛的膛线是按螺旋形刻制的，有等齐和渐速两种缠度。带等齐缠度膛线的炮膛，其特征是阴线相对于炮身轴线的斜度是个常数。炮身轴线是沿炮膛中心贯穿炮膛全长的一条假想线。渐速膛线是指阴线与炮身轴线间的斜度是不断变化的，越向炮口斜度越大。渐速膛线，在身管内的火药气体压力达到最高点时，可用于减少弹带作用到阳线上的压力，从而保证弹丸在离开炮口前能获得足够的转数。使用渐速膛线在理论上的好处是，比较短的身管不会降低弹丸飞行中的稳定性。 炮身有膛线的火炮，其相应使用的弹丸的尾部包覆有一层材质比膛线软一些的材料制成弹带。当弹丸向前运动时，膛线卡入弹带并在弹带上刻出与阳线断面相应的凹槽，迫使弹丸沿膛线扭转的路线运动，从而使弹丸旋转以保持其在空中飞行的稳定性，即提高了炮弹打击精准度。 凸起的膛线称为“阳线”。不包括阳线深度的炮膛直径就是用于衡量身管、也就是武器的口径的尺度。膛线的用途是在弹丸穿越炮膛时使弹丸旋转。弹丸上配有用比膛线软一些的材料制成弹带。当弹丸向前运动时，膛线嵌入弹带，膛线在弹带上刻出的凹槽的形状与阳线断面相应。弹带上被刻出的凹槽被迫沿膛线扭转的路线运动，从而使弹丸旋转。在决定膛线深度时必须解决两个彼此矛盾的要求。一方面，深阴线更有利于为弹丸穿过炮膛时导向并能减少膛线的磨损。但是另一方面，浅阴线更容易使弹带嵌入膛线，而且由于弹丸飞出炮口时留在弹带上的刻槽较浅，因而可减小弹丸在飞行中的空气阻力。 炮身有膛线利于提高弹丸打击精准度，但是有膛线则弹丸所受阻力增大大，不利于提高其初速。相反，滑膛炮由于炮身无膛线，弹丸初速大，击中同等距离的目标时的威力大穿甲效果好，利于攻击坦克等。 此外，加农炮炮口通常带有炮口制退器，炮口制退器即炮口上带孔的大于身管口径的“帽子”，用以减少后坐力，有的能减少50%以上的后坐力。 2、炮闩用来闭锁炮膛、击发炮弹和抽出发射后的药筒。现代火炮大都采用半自动炮闩，有的采用自动炮闩。 火炮自动机的功能及作用过程 在现代战争中，战场目标的机动性能不断提高，要求火炮实现发射过程的自动化或半自动化，以提高发射速度，并改善炮手的操作条件。 根据火炮发射过程自动化的程度，可分为自动炮、半自动炮和非自动炮三类。 火炮发射过程一般包括以下动作：击发、回收击针、开锁或开闩、抽筒和抛筒、供弹、输弹、关门和闭锁等。凡自动完成上述动作，并构成射击循环的火炮，称为自动炮。例如某些中、小口径高射炮、舰炮
自动控制原理与系统，第三版 第一章自动控制系统概述 填空 1.所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程等进行自 动调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。（1.1） 2.18世纪瓦特(Watt)利用小球离心调速器使蒸气机转速保持恒定。(1.1) 3.若系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响，这样的系统称为开环控制系 统。(1.2) 4.若系统的输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，这样的系统称为闭环控制系统。 (1.2) 5.反馈信号与输入信号的极性相同则称为正反馈。(1.3) 6.恒值控制系统的特点是输入量是恒量，并且要求系统的输出量相应地保持恒定。(1.4) 7.随动系统的特点是输入量是变化着的，并且要求系统的输出量能跟随输入量的变化而作 出相应的变化。(1.4) 8.自动控制系统的性能通常是指系统的稳定性、稳态性能和动态性能。(1.5) 9.控制系统的动态指标通常用最大超调量、调整时间和振荡次数来衡量。(1.5) 10.经典控制理论是建立在传递函数概念基础之上的。(1.6) 11.现代控制理论是建立在状态变量概念基础之上的。(1.6) 单选 1.在自动控制系统的性能指标中，最重要的性能是() (1.5) 动态性能稳定性稳态性能快速性 双选 1.若系统的输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，这样的系统称为() (1.2) 开环控制系统闭环控制系统前馈控制系统反馈控制系统复合控制系统2.开环控制系统的适用场合是() (1.2) 系统的扰动量影响不大系统的扰动量大且无法估计控制精度达不到预期要求系统未设反馈环节系统的扰动量可以预计并能进行补偿 3.闭环控制系统的适用场合是() (1.2) 系统的扰动量影响不大控制精度达不到预期要求系统未设反馈环节 系统的扰动量大系统的扰动量可以预计并能进行补偿 4.自动控制系统按输入量变化的规律可分为恒值控制系统和() (1.4) 连续控制系统伺服系统过程控制系统离散控制系统时变系统 5.自动控制系统按系统的输出量和输入量间的关系可分为() (1.4) 连续控制系统离散控制系统线性系统非线性系统定常系统 6.恒值控制系统是最常见的一类自动控制系统，例如() (1.4) 火炮控制系统自动调速系统雷达导引系统刀架跟随系统水位控制系统
随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。 电磁炮的基本原理 电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。 图1 导轨炮工作原理 导轨炮导轨炮的工作原理如图1 所示。主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。电枢弹丸所受的力可表示为 F = L′I2/ 2 , (1) 其中F 为洛伦兹力(N) 、L′为导轨电感梯度( H/m) 、I 为电流强度(A) 。弹丸的加速度则为
a = F/ m = L′I2/ 2 m , (2) 式中a 为加速度(m/ s2) 、m 为电枢与弹丸的质量之和(kg) 。由(2) 式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。 导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制。 线圈炮线圈炮的工作原理如图3 所示。主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
第1期（总第131期）机械管理开发2013年2月No.1（SUM No.131）MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Feb.2013 0引言 近几十年来，为了与导弹和飞机整体航速的大幅 提升相匹配，作为主要的近程防空装备，小口径火炮射 速随之也有了很大的提高。小口径火炮的的核心部件 高速自动机，由半自动化、简单化向全自动化、复杂化 转变。根据以往经验，如果自动机发生故障，就会引起 火炮的整体瘫痪，从而导致巨大的人员伤亡和经济损 失。机械设备工作状态所需的维护费用和停机损失在 成本中就占有很大的比重，一旦设备发生故障引起的 损失就更加重了成本，所以机械设备故障诊断的重要 性就凸显了。因此，为保证机械设备在工作中或者不 拆卸的情况下能准确掌握其工作状态，凭借和采用日 益先进的信号处理、动态测试和传感器技术，对机械设 备异常部位和发生原因进行分析，并预测设备未来的 运行状态，成为世界各国学者亟待解决的问题。 自动机是十分常见的军事设备，因此自动机的故 障诊断和状态监测备受国内外重视，同时投入较多的 人力和物力并积极对该技术展开研究。做到故障的早 发现、早诊断、早排除，从而更好地保障自动机运行的 可靠性和安全性，降低维修费用及其损失，更有效地防 治突发事故的发生。 1自动机的常见故障 自动机的结构在供输弹和炮弹击发过程中会产生 强烈的冲击、噪声和振动，自动机机箱可以看成是以 机箱和各机构构件为整体质量的振动系统。自动机击 发时产生的火药气体，推动机框等后面的一系列构件 高速运动，完成自动供输弹过程和连续射击，这是自动 机主要的激振源[1]。由于射击击发时机箱转动轴和转膛滑板等构件周期性运动[2]，支撑刚度反复变化、结构作用扭矩也连续变化，它们都引起激振力作用，都将会 产生一定频率和方向的机械振动[3]。构件在机箱内3个方向的运动和冲击会导致机箱径向和轴向的振动[4]，从而形成自动机机箱的振动弯扭。自动机的运行状态出现卡滞和构件产生裂纹等非正常状态，将会直 接反映在机构的传递特性上；如转动轴的局部疲劳、裂 纹、断裂、偏心或松动等，将会影响响应特性的比较低 频的成份；转膛滑板如果发生金属面腐蚀、腐蚀深度等 严重耗损时，就会增加响应特性较高频率的成分。这 些将会增大动载荷，从而加剧了冲击振动。2自动机状态监测和故障诊断的方法 自动机的结构是比较复杂的，其状态监测的手段和故障诊断的方法比较多，如振动诊断技术、油液分析技术、温度监测技术、无损检测技术、神经网络、数据融合和故障树等。 2.1振动诊断技术 在线诊断和离线诊断都属于振动监测故障的方法。在线诊断是为防止事故的发生扩大，提前对振动故障作出线条性的诊断，因此，在线诊断对于诊断时间要求相对较紧迫，目前，该诊断采用计算机加以实现，也称为自动专家诊断系统。振动监测离线诊断相比在线诊断在时间上相对宽松，它是专为消除振动故障而进行的诊断，可以将现成的实验数据及采集到的振动信号进行科学的模拟实验并加以严谨的对比分析，所以也将它称为振动监测离线诊断。离线诊断在故障诊断的困难程度上要比在线诊断深入复杂的多。诊断自动机故障的振动监测技术已经被认可应用，并在科研领域取得了一些成绩。如把两个三通道压电式加速度传感器安装在自动机的机箱上，通过分析自动机表面产生的振动信号和自动机内部结构从而诊断机箱内的故障。虽然在振动噪声监测方面取得了显著的进步，但振动监测技术并未在自动机的实时故障诊断中得到全面应用，只是在个别自动机上做了一些尝试性的实验。主要原因可能是：1）背景噪声干扰比较大；2）自动机运行状态不稳，变化频率较高，所以产生的信号也不稳定；3）很少有与自动机寿命相匹配的传感器。 2.2油液分析技术 油液监测技术是通过分析被监测自动机在用润滑剂(或工作介质)时性能的变化和携带的微粒磨损的情况，获得自动机在润滑和磨损状态下的信息，然后评价自动机的工作状态和预测其故障，并确定产生故障的原因、类型和零件的一项技术[5]。这项技术的实际应用表明，油液监测技术适于采用液体润滑剂，并且主要失效形式为磨损、往复运动、外部干扰强烈、振动激励源多、噪声较大、低速重载设备的监测。最初的油液监测仅仅是用于油污染的分析，主要是分析油类品的理化指标，例如机械杂质、闪点、酸值、水分和粘度等，一般用测定石油性能指标的方 火炮自动机故障诊断研究综述 武春林，潘宏侠 （中北大学机械工程与自动化学院，山西太原030051） 摘要：叙述了火炮自动机故障诊断的意义，对火炮自动机常见的故障进行了分析，并介绍了国内外一些常见的火 炮自动机状态监测与故障诊断的方法及其原理和特点，最后提出了火炮自动机的故障诊断的难点和发展方向。 关键词：火炮自动机；监测；故障诊断；发展 中图分类号：TT302文献标识码：A文章编号：1003-773X（2013）01-0115-02 收稿日期：2012-12-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51175480）。 个人简介：武春林（1988-），女，山西太原人，在读硕士研究生，研究方向：机械系统故障诊断。E-mail：359127275@https://www.doczj.com/doc/2215545937.html,. · ·115
柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交
流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实
经典控制系统 ——随动控制系统设计 1，概述 控制技术的发展使随动系统广泛地应用于军事工业和民用工业，随动系统是一种带反馈控制的动态系统。在这种系统中输出量一般是机械量，例如：位移，速度或者加速度等等。反馈装置将输出量变换成与输入量相同的信号，然后进行比较得出偏差。系统是按照偏差的性质进行控制的，控制的结果是减少或消除偏差，使系统的输出量准确地跟踪或复现输入量的变化。系统中的给定量和被控制量一样都是位移（或代表位移的电量），可以是角位移，也可以是直线位移。根据位置给定信号和位置反馈反馈信号以及两个信号的综合比较来分类，可分成模拟式随动系统和数字式随动系统。 由于随动系统的输出量是一种机械量，故其输出常常以机械轴的运动形式表示出来。该机械轴称为输出轴。通常输出轴带动较大的机械负荷而运动，在随动系统中，如果被控量是机械位置或其导数时，这类系统称之为伺服系统。 位置随动系统的应用例子如: (1)机械加工过程中机床的定位控制和加工轨迹控制是位置随动系统的典型实例 (2)冶金工业中轧刚机压下装置以及其它辅助设备的控制在轧制钢材的过程中，必须使上、下轧辊之间的距离能按工艺要求自动调整；焊接有缝钢管或钢板；要求焊机头能准确地对正焊缝的控制。 (3)仪表工业中各种记录仪的笔架控制，如温度记录仪、计算机外部设备中的x-y记录仪，各种绘图机以及计算机磁盘驱动器的磁头定位控制。 (4)制造大规模集成电路所需要的制图机、分布重复照相机和光刻机，机器人或机械手的动作控制等。 (5)火炮群跟踪雷达天线或电子望远镜瞄准目标的控制:舰船上的自动探舱装置使位于船体尾部的舱叶的偏角模仿复制位于驾驶室的操作手轮的偏转角,以便按照航向要求来操纵船舶的航向:陀螺仪惯性导航系统,各类飞行器的姿态控制等,也都是位置随动系统的具体应用。 2结构原理 位置随动系统是一种位置反馈控制系统,因此,一定具有位置指令和位置反馈的检测装置，通过位置指令装置将希望的位移转换成具有一定精度的电量，利用位置反馈装置随时检测得到的偏差信号放大以后，控制执行电机向消除偏差的方向旋转，直到达到一定的精度为止。这样被控制机械的实际位置就能跟随指令变化，构成一个位置随动系统。 原理框图可描述如图1所示。 因为控制存在惯性，当输入X(t)变化时，输出Y(t)难以立即复现，此时Y(t)≠X(t)，即：e(t)= Y(t)-X(t)≠0，——测量元件将偏差e(t)转换成电压输出——经小信号放大器放大，功率放大器——执行电机转动——减速器——使被控对象朝着消极误差的方向转动，只要X(t)≠Y(t)，就有e(t)≠0，执行电机就会转动，一直到偏差e(t)=0，执行电机停止转动，此时系统实现了输出Y(t)对输入量X(t)的复现。当X(t)随时间变化时，Y(t)就跟着X(t)作同样变化，这种现象就称为随动。 图1 位置随动控制系统原理框图 随着机电产品及电子元件的不断发展与完善，图1中各个环节均可采用多种不同的元器件来实现。组成系统的元部件按职能分类主要有以下几种。 测量元件：是用来检测被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般要转换为电量，如电位器、旋转变压器或自整角机用于检测角度转换成电压；测速发电机用于检测电动机的速度转换为电压。而光电编码器作为位置与角度的检测元件应用在计算机位置控制系统及计算机速度控制系统中。 放大元件：其职能是将偏差信号进行放大，用来推动执行电机去控制被控对象。可用 晶体管、晶闸管、集成电路等组成的电压放大级和功率放大级将偏差信号放大。 执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行元件的有电动机等。 减速器：其职能是实现执行元件与负载之间的匹配由于执行元件常为高转速、小转矩的电动机，而负载通常均为低转速、大转矩，所以在执行元件到负载之间需要引入减速器以达到两者之间的匹配，减速器通常为一齿轮组。 典型的随动系统框图如图2所示
电磁炮的原理与技术发展 黄 强 郭东桥 卞光荣 随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装 甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。 一、电磁炮的基本原理 电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。 图1 导轨炮工作原理 导轨炮 导轨炮的工作原理如图1所示。主要 由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。电枢弹丸所受的力可表示为 F =L ′I 2/2, (1)其中F 为洛伦兹力(N )、L ′为导轨电感梯度(H/m )、I 为电流强度(A )。弹丸的加速度则为 a =F/m =L ′I 2 /2m , (2)式中a 为加速度(m/s 2)、m 为电枢与弹丸的质量之 图2 和(kg )。由(2)式可见,导轨中的电流强度越 大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。 导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制(见图2)。 图3 线圈炮工作原理 线圈炮 线圈炮的工作原理如图3所示。主要 由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。弹丸所受的力可表示为 F =I f ?I p ?d M /d x ,(3)其中F 为洛伦兹力(N )、I f 为固定线圈中的电流强 度(A )、I p 为弹丸线圈中的电流强度(A )、M 为固定与可动线圈的互感(H )、d M /d x 为互感梯度(H/m )。由(3)式可知,固定线圈中的电流强度越大,弹丸线圈中的感应电流强度就越大,弹丸所受的电磁力就越大。 线圈炮的结构有同轴式、扁平式、滑动接触式和磁性加速体式等。电磁炮从原理上讲主要有上述两种类型,但在结构上可以采用混合方式。 二、电磁炮的主要特点 超高速、大动能 采用物理学电磁推进原理的电磁炮,弹丸速度突破了普通火炮(弹丸速度在 ? 34?19卷1期(总109期)
课程设计名称：自动控制原理课程设计题目：火炮跟踪随动控制系统
课程设计任务书 一、设计题目：车载武器随动系统设计 二、设计任务：设计一个随动系统，使其发射端口 在要求的精度和时间范围内跟踪 目标. 三、设计计划：1.查阅相关资料 2.确定设计方案 3.进行设计并定稿 四、设计要求：要求设计的随动系统在跟踪过程 有足够的稳定性与快速性
课程设计成绩评定表
摘要 随动控制系统又名伺服控制系统。其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等。其特点是输入为未知。 本文对一个随动系统进行研究，在准确把握研究的方向基础上，始终以系统的高运行性能为目标，在控制系统的稳定性，快速性，准确性这三者之间的固有矛盾中寻找最佳的平衡点。通过建立模型，元件确定，参数分析，串联校正四大模块，整合自动控制理论的各个知识点，包含了经典控制理论的大部分内容，知识点相互穿插，紧密联系，并有机结合成一篇完整的论文。
目录 一系统设计的步骤――――――――――――――――――――――――― 1 1.1 设计方案―――――――――――――――――――――――――――1 1.1.1 控制系统的基本组成――――――――――――――――――――1 1.1.2 系统的构造――――――――――――――――――――――――1 1.2 系统的方框图及开环传函――――――――――――――――――――5 2.1系统方框图――――――――――――――――――――――――――5 2.2系统开环传函―――――――――――――――――――――――――6 1.3 火炮系统的工作过程――――――――――――――――――――――6 1.4 性能指标的确定――――――――――――――――――――――――6 二控制系统方案和主要元部件的选择―――――――――――――――――7 2.1 系统方案―――――――――――――――――――――――――――7 2.2 元部件选择――――――――――――――――――――――――――7 三开环增益和静态误差计算―――――――――――――――――――――8 3.1 系统无测速反馈――――――――――――――――――――――――8 3.2 系统加入测速反馈―――――――――――――――――――――――8 3.2.1劳斯判据分析――――――――――――――――――――――――9 3.2.1 根轨迹分析――――――――――――――――――――――――9 3.2.3频域分析―――――――――――――――――――――――――10 3.3 静态误差的计算――――――――――――――――――――――――11 四动态分析和校正装置的设计――――――――――――――――――――13 五结论――――――――――――――――――――――――――――――15 六设计体会――――――――――――――――――――――――――――16 七参考文献――――――――――――――――――――――――――――17
经典控制系统 ---- 随动控制系统设计 1,概述 控制技术的发展使随动系统广泛地应用于军事工业和民用工业，随动系统是一种带反馈控制的动态系统。在这种系统中输出量一般是机械量，例如：位移，速度或者加速度等等。反馈装置将输出量变换成与输入量相同的信号，然后进行比较得出偏差。系统是按照偏差的性质进行控制的，控制的结果是减少或消除偏差，使系统的输出量准确地跟踪或复现输入量的变化。系统中的给定量和被控制量一样都是位移(或代表位移的电量)，可以是角位移，也可以是直线位移。根据位置给定信号和位置反馈反馈信号以及两个信号的综合比较来分类，可分成模拟式随动系统和数字式随动系统。 由于随动系统的输出量是一种机械量，故其输出常常以机械轴的运动形式表示出来。该机械轴称为输出轴。通常输出轴带动较大的机械负荷而运动，在随动系统中，如果被控量是机械位置或其导数时，这类系统称之为伺服系统。 位置随动系统的应用例子如： (1) 机械加工过程中机床的定位控制和加工轨迹控制是位置随动系统的典型实例 (2) 冶金工业中轧刚机压下装置以及其它辅助设备的控制在轧制钢材的过程中，必须使上、下轧辊之 间的距离能按工艺要求自动调整；焊接有缝钢管或钢板；要求焊机头能准确地对正焊缝的控制。 (3) 仪表工业中各种记录仪的笔架控制，如温度记录仪、计算机外部设备中的x-y记录仪，各种绘图机 以及计算机磁盘驱动器的磁头定位控制。 (4) 制造大规模集成电路所需要的制图机、分布重复照相机和光刻机，机器人或机械手的动作控制等。 (5) 火炮群跟踪雷达天线或电子望远镜瞄准目标的控制：舰船上的自动探舱装置使位于船体尾部的舱叶 的偏角模仿复制位于驾驶室的操作手轮的偏转角，以便按照航向要求来操纵船舶的航向：陀螺仪惯性导航系统,各类飞行器的姿态控制等，也都是位置随动系统的具体应用。 2结构原理 位置随动系统是一种位置反馈控制系统，因此,一定具有位置指令和位置反馈的检测装置，通过位置指令装置将希望的位移转换成具有一定精度的电量，利用位置反馈装置随时检测得到的偏差信号放大以后，控制执行 电机向消除偏差的方向旋转，直到达到一定的精度为止。这样被控制机械的实际位置就能跟随指令变化，构成 一个位置随动系统。 原理框图可描述如图1所示。 因为控制存在惯性，当输入X(t)变化时，输出丫(t)难以立即复现，此时丫(t)散t)，即：e(t)= 丫(t)-X(t) 和，——测量元件将偏差e(t)转换成电压输出——经小信号放大器放大，功率放大器——执行电 图1位置随动控制系统原理框图 随着机电产品及电子元件的不断发展与完善，图1中各个环节均可采用多种不同的元器件来实现。组成系 统的元部件按职能分类主要有以下几种。 测量元件：是用来检测被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般要转换为电量，如电位器、旋转 变压器或自整角机用于检测角度转换成电压；测速发电机用于检测电动机的速度转换为电压。而光电编码器作 为位置与角度的检测元件应用在计算机位置控制系统及计算机速度控制系统中。 放大元件：其职能是将偏差信号进行放大，用来推动执行电机去控制被控对象。可用晶体管、晶闸管、集成电路等组成的电压放大级和功率放大级将偏差信号放大。 执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行元件的有电动机等。 减速器：其职能是实现执行元件与负载之间的匹配由于执行元件常为高转速、小转矩的电动机，而负 载通常均为低转速、大转矩，所以在执行元件到负载之间需要引入减速器以达到两者之间的匹配，减速器通常为一齿轮组。
一．填空题（有的可能是简答） 1.按火炮自动化程度不同，可以将火炮分为自动炮、半自动炮和非自动炮三类。P1 2.火炮自动机，从利用能源上分，主要有内能源自动机、外能源自动机、混合能源自动机。P51 3.自动炮按其用途可分为高炮、航炮和舰炮三类。P1 4.火炮自动机技术的主要发展方向包括（1）通用化（2）序列化（3）标准化（4）多样化（5）新概念。10 5.火炮自动机设计的研究方法主要有经验研究法、实验研究法和理论研究法。P13 6.按中间构件不同，纵动式炮闩的加速机构分为杠杆式、凸轮式、杠杆-卡板式、齿轮式、液压式、弹簧式、混合式等。按动作特性，又可分为撞击作用式、平稳作用式和混合作用式。P261 7.三大位置进弹口、输弹出发位置和药室。三大阶段拔弹、压弹和输弹。P278 8.炮闩纵动式闭锁机构分为回转闭锁机构、卡铁闭锁机构、倾斜闭锁机构等。P235 横动式炮闩的开闩机构主要有卡板式开闩机构和弹簧式开闩机构等。P263 9.从工作原理上分类，火炮自动机可分为后座式自动机、导气式自动机、转膛式自动机、转管式自动机、链式自动机、双管联动式自动机等。P52 二．概念题 11.自动炮P1 自动炮是指能自动完成重新装填和发射下一发炮弹的全部动作的火炮。 12.闭锁P2 在关闩的同时或关闩到位之后，使炮闩及炮尾成为暂时刚性连接的过程。 13.开锁P2 解除炮闩与炮尾的临时刚性连接的过程。开锁使炮闩可以相对炮尾产生运动。 14.发射机构P344 发射机构是控制自动机实现发射和射击的结构。 15.输弹P2 射击时依次将处于输弹出发位置的炮弹沿输弹线输入炮膛，使之处于待击发位置的过程。16.火炮自动机P1 火炮自动机是自动炮的一个独立组成部分，是自动炮射击时，利用火药燃气或外部能源，自动完成重新装填和发射下一发炮弹的全部动作，实线自动连续射击的各机构的总称。 17.首发装填机构P341 首发装填机构是指在自动机不发射的情况下，利用外能源进行首次开闩，并驱动部分自动工作机构一次，使自动机处于待发射状态的机构。 18.链式自动机P56 链式自动机，是指利用外能源通过闭合链条带动闭锁机构工作，完成自动工作循环的自动机。 19.输弹（重复） 20.抛筒P2 将从炮膛内抽出的药筒抛出自动机之外的过程。 26.炮身后坐式自动机P53 炮闩后坐式自动机又称管退式自动机，它是利用炮身后坐能量带动自动机构完成射击循环的自动机。 36.理论射速，实际射速，极限射速P24
电控系统工作原理 一、电控系统工作原理 随着科技进步和电子工业的发展，国产轿车采用电子控制燃油喷射系统的比率逐年增加，早在2000年，一汽—大众就宣布停止化油器式发动机的生产，产品全部采用电子控制燃油喷射系统。最早研究和开发汽油喷射式发动机的是德国博世(Bosch)公司，汽油喷射技术首先应用于飞机发动机，随着对汽车节能降耗、降低排放和提高舒适性、增加动力性的要求，这一技术被应用于汽车发动机上。目前，博世公司在这一领域的技术和产品仍处于世界领先地位。捷达王轿车就采用了博世公司最新开发的Motronic M3．8．2发动机电控管理系统，并根据中国的国情做了改进和匹配。Motronic M3．8．2发动机电控管理系统为电子控制多点燃油顺序喷射系统，闭环控制，其突出特点是喷油量及点火时刻综合控制。该系统由电子控制单元、传感器、执行器等组成，传感器为燃油喷射系统和点火系统所共用。 1．Motronic M3．8．2发动机电控管理系统的组成及工作原理 Motronic M3．8．2电控系统由电控单元(即ECU，俗称电脑)、发动机转速传感器(也称曲轴位置传感器)、空气流量传感器、节流阀体、进气温度传感器、冷却液温度传感器(发动机水温传感器)、k传感器(即氧传感器)、爆震传感器、相位传感器(也称凸轮轴位置传感器或霍尔传感器)、双点火线圈、油压调节器和喷油器等组成。 驾驶员通过节气门(俗称油门)控制发动机进气量，控制单元通过节气门位置传感器得知节气门开度，再综合发动机转速、空气流量、进气温度、λ探测值等各传感器及电子开关提供的信息，经分析、计算，确定出最佳喷油量和点火时刻，向喷油器和点火线圈发出喷油和点火指令。发动机转速和空气流量信号是ECU计算基本喷油量的主信号，ECU再根据进气温度传感器、冷却液温度传感器、A传感器、爆震传感器和节气门位置等信号对喷油量进行必要的修正，确定出实际喷油量，然后根据转速传感器得到的曲轴位置信号和相位传感器检测到的1缸压缩上止点信号，适时地向喷油器和点火线圈发出动作指令。 发动机工作可分为如下工况： (1)起动工况 发动机被起动机带动运转，当转速低于某值时，ECU识别出发动机处于起动工况，根据转速传感器、凸轮轴位置传感器、节流阀位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器等提供的信号，以及ECU中存储的最佳控制参数，计算出起动喷油量、点火角度和怠速直流电机的位置，并驱动喷油器和点火动力组件动作，使节气门处于起动位置，保证发动机顺利起动。发动机起动后，当转速超过某值时，则起动工况结束。捷达王轿车起动时，司机无需踏油门踏板、节气门会自动处于最佳起动位置。 (2)怠速工况 发动机起动后，怠速运转时，节流阀体内的怠速开关触点闭合，ECU根据此信号得知发动机处于怠速工况，同时根据冷却液温度传感器信号计算出目标转速(存储在ECU中的理论转速，温度越低，理论转速越高，以保证发动机在低温时稳定运转并快速暖机)，并与实际转速进行比较，根据转速差的正负和大小，使节气门处于目标位置，以保证发动机怠速转速达到目标值。KCU同时还通过改变点火提前角来稳定发动机怠速。捷达王发动机热车后怠速转速理论值设置为840r／mjn，怠速点火提前角设置为上止点前12°，这些值存储在ECU中，人工不能调整。 (3)运行工况 运行工况又包括部分负荷、全负荷、加减速过渡及被拖动等工况。ECU根据转
某新型火炮随动系统的性能测试系统设计 摘要：提出一种新型火炮随动系统的性能测试系统设计，采用 TMS320LF2407A DSP 作为火炮随动系统性能测试系统的核心，利用DSP 的捕获单元完成了随动系统跟踪速度的实时数据采集，并详细介绍CAN 总线通信 模块的设计。测试结果表明，该测试系统满足设计要求，效果良好。关键词：DSP；CAN；随动；测试；TMS320LF2407A 某新型火炮随动系统为数字式随动系统，用于驱动火炮炮塔，是整个自行 高炮武器系统的核心部分。火炮随动系统性能的优劣将直接影响防空武器系统 的整体作战效果，因此必须进行随动系统性能参数的测试，以判定其是否满足 性能指标的要求，为武器系统的保障维修提供依据。这对保证装备处于良好状态、提高系统战斗效能、提高训练效果、降低维修成本、使部队尽快形成基本 保障能力，都有重要意义。本文利用DSP 和CAN 总线技术的良好性能设计了火炮随动系统性能测试系统。数字信号处理器DSP 具有高速、强大的数据处理能力及丰富的外设资源，CAN 总线是一种多主串行通信协议。可有效地支持分布式实时传输，具有较强的抗干扰能力。将DSP 与CAN 总线技术相结合， 系统的可靠性和实时性能也得到很大提高。 1 测试系统总体结构设计1．1 测试系统测试对象分析本设计要对角位移、跟踪速度和加速度3 个能够反映系统性能的重要参量进行准确实时的测量，从 而正确评价火炮随动系统的性能。角位移信号的变化情况反映了位置式随动系 统的工作状态变化，角速度和加速度的大小也能反映出系统调转快速性和跟踪 快速性的好坏。根据火炮随动系统的内部结构可推知，方位、高低系统的跟踪速度和方位、高低执行电机的转速存在线性关系，对执行电机转速进行测试，再根据积分、微分运算就可以得到系统的角位移和角加速度，进而可对火炮随