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[硕士论文] 杨建国
控制工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:北斗三代卫星导航系统是由我国自主开发、运营的军民两用卫星导航系统,目前形成了区域组网能力,民用上能够为我国和“一带一路”沿线三十多个国家提供全天候、全地形的免费高精度导航定位服务。惯性导航系统凭借其隐蔽可靠和信息完备性在各类导航定位的应用上有着不可替代的地位。然而,不仅单一的导航系统本身存在着一定的不足,就算是目前应用最广泛的GNSS/SINS组合导航系统也存在一些问题:卡尔曼滤波在预测误差是需要精确的系统模型,而对SINS精确建模需要上百维且传感器误差很难建模;GNSS/SINS组合导航系统在GNSS失锁时,SINS的导航误差会随着时间快速积累而无法进行工作。本课题是笔者实习期间参与的某型号巡航导弹中段制导导引头的组合导航系统研制所遇到的问题,特别是导弹巡航段GNSS信号极易丢失的情况,主要围绕基于窗口权值更新的神经网络辅助的北斗卫星导航系统与捷联惯性导航系统的组合展开了研究,主要完成了以下工作:
  1.建立组合导航系统的数学误差模型。选择非线性适应性较好的无迹卡尔曼滤波为组合导航信息融合算法,选取速度误差和位置误差为反馈校正量设计速度位置组合的GNSS/SINS松组合导航系统,分析了SINS的原理及其误差模型,对我国北斗卫星导航系统的定位导航原理进行研究。对组合导航系统的状态方程和量测方程进行了推导。
  2.设计基于窗口权值更新的神经网络辅助组合导航系统。对人工神经网络的基本原理和目前主流的训练过程进行探讨,特别对前向神经网络BPNN和RBF神经网络的基本原理、训练步骤和优缺点等方面进行了性能上的对比。选定RBF神经网络对组合导航系统在GNSS信号失锁时进行辅助。对神经网络中导航数据信息处理和权值更新进行了探讨,基于窗口的权值更新策略能够完成神经网络的离线权值更新并在固定的时间窗口上对神经网络的权值进行更新,一旦GNSS失锁,即可用最新得到网络权值的神经网络对SINS进行辅助。
  3.设计仿真实验对神经网络辅助的GNSS/SINS组合导航系统效果进行对比验证。根据前面几章的研究建立的组合导航系统的数学模型设计了模拟仿真。仿真结果表明,RBF神经网络在GNSS失锁的5分钟内能够很好地对SINS的误差积累进行抑制。
[硕士论文] 李文豪
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:旋转弹姿态信息的实时准确获取是其制导化与精确打击的关键技术。针对旋转弹姿态精确测量的实际工程应用问题,半捷联微机械惯性系统从旋转弹角速率跨量程测量的科学源头着手,提出一种轴向高旋隔离、径向微旋固连的半捷联微机械惯性测量新方法,有效解决了微机械惯性系统在旋转弹上应用时的跨量程测量难题。然而,前期研究中我们发现,目前半捷联微机械惯性系统的测量精度有限,无法满足高精度的旋转弹精确制导需求。因此,如何进一步深入分析制约系统精度提升的主要误差产生机理,探讨其有效抑制方法,进一步提高系统精度,已成为半捷联微机械惯性系统真正得以推广应用的瓶颈问题,对其研究刻不容缓,且具有非常重要的理论价值和现实意义。
  针对半捷联微机械惯性系统存在的精度不足问题,本文采用理论分析与试验验证相结合的研究思路。首先针对系统弹体转速测量不准确之一问题,提出基于加权最小二乘法多传感器数据融合的转速测量方法,将更加准确的信息反馈给电机,进而提高平台稳定性;然后从系统特有的机电组件入手,重点对影响系统精度的主要机电组件误差,特别是无刷直流电机误差、轴承-转子系统振动误差,分析两种误差的产生机理,研究其特性与以及传播方式,并探讨有效的抑制方法;最后构建试验验证误差补偿方法可行性,从而为解决制约系统精度提升的瓶颈问题提供理论指导和方法依据。
  仿真与试验结果表明:针对系统中各种特有的误差所提出的误差补偿方法是有效的,为系统测量精度的提高提供了较好的解决方案,同时也为高旋弹药的制导化奠定了基础。
[硕士论文] 车晓蕊
电子科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:随着惯性导航系统技术的发展,混合式惯导系统成为了研究的热点,对其研究主要是为了解决高动态领域载体信息的高精度测量问题。半捷联微惯性导航系统作为混合式惯导系统的一种,解决了高旋弹药的高转速与小量程惯性器件之间的跨量程测量问题,实现了利用小量程高精度器件对高旋弹药姿态的较精确测量,但其测量精度还不能达到制导化武器的精度要求。本文以进一步提高半捷联系统测量精度为目标,结合系统自身特性,将旋转调制方法引入半捷联系统中,开展了半捷联微惯导系统的误差调制方法研究工作。
  首先,简明扼要地阐述了半捷联系统及其实现旋转调制的工作原理,指出对于半捷联系统应该选择滚转轴进行旋转调制,通过对系统误差传播模型的推导,找出了影响半捷联系统测量精度的主要误差源。
  其次,对影响半捷联微惯导系统的主要误差进行了介绍,分析了调制方法对这些误差的影响,得到旋转调制之后误差的数学模型,便于下文进行相关分析。文中专门指出,对于半捷联微惯导系统,由于系统应用在高过载环境,因此,需要额外对加速度计的标度因数误差及安装误差进行分析。
  再者,对前文选择的旋转调制轴进行了合理性分析,并仿真验证了该结论;接着对比了单向连续、正反连续、转停这几种旋转方案的调制效果,指出理想情况下第二种旋转方案的调制效果最好;基于正反连续旋转方案,提出一种多圈正反连续旋转方案,该方案能够有效避免电机加减速及波动造成的输出角速率误差对旋转调制效果的影响;结合半捷联系统误差模型及电机输出误差模型,进行了最优旋转角速率设计,并进行了仿真,结果与前文分析一致。
  最后,为了验证前文的分析,进行了静态及动态导航试验。静态试验验证了MEMS器件误差是影响半捷联系统精度的主要因素,并为动态试验提供参考。动态导航试验分为调制角速率验证试验及最佳调制方案验证试验两部分。试验结果表明,对于半捷联微惯导系统,进行最优旋转调制角速率及最佳调制方案设计时,需要结合实际系统中的电机输出特性进行分析。当系统以本文设计的最优调制角速率进行旋转调制时,调制效果最好,且本文提出的多圈连续旋转方案可以有效减小电机输出误差对系统测量精度的影响。
[硕士论文] 王红宇
电子与通信工程 中北大学 2018(学位年度)
摘要:使用火工品驱动径向随动定向战斗部实现驱动旋转与制动定位,可使战斗部杀伤威力场朝向目标,从而实现对目标的高效毁伤。这是目前国内外高效毁伤领域研究的热点和难点。在随动定向战斗部结构研究过程中,需要对设计的驱动旋转、制动定位结构进行测试,验证其是否能够完成旋转定位功能,为战斗部结构的不断改进与深入研究,提供测试技术与数据支持。
  本文在对随动定向战斗部驱动制动技术进行分析研究的基础上,提出一种随动定向战斗部驱动旋转测试方案,主要实现的功能为:在驱动时刻,发出启动驱动电路指令,起爆驱动装药,为战斗部旋转提供足够能量;在战斗部旋转过程中,对旋转角度进行实时检测分析,当旋转到制动角度时,发出启动制动电路的指令,引爆制动装药,使制动装置实现对定向战斗部的制动定位;通过对战斗部运动状态的测试,完成对战斗部驱动制动结构的测试分析。本文对比研究了角度传感器,对多种传感器安装器件、前端衰减电路、AD模数转换电路、FPGA核心控制模块、驱动电路、制动电路、USB信号传输模块以及高速摄影闪光增强装置进行专门的设计,并对测试系统软件进行了设计,从而保证测试系统的完整性与可靠性。
  采用本文设计的随动定向战斗部驱动旋转测试系统,对随动定向战斗部进行了驱动制动试验测试。试验结果表明该测试系统可以实现对定向战斗部驱动旋转与制动定位装置的有效控制,通过实现对战斗部运动状态的实时分析与反馈,实现对定向战斗部驱动制动结构的有效测试,同时获得的试验数据也为战斗部研究提供了改进与优化依据。
[硕士论文] 王利斌
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:高速滑行记录装置由高速滑行数据记录器及其相配套的地面单元测试装置组成,是引信滑轨地面模拟试验专用测试设备,用以采集滑轨试验中被测引信输出的遥测信号及实时信噪比数据,试验完成后回收再现试验数据,研发人员据此数据评测引信性能。本文在分析国内外固态存储技术的基础上,根据任务研制要求和存储测试系统的设计原则,研制了专用于滑轨试验的记录装置,该记录装置能够满足滑轨试验地面闭环自检测试的需要。
  针对地面单元测试装置远程通信的功能要求,将该测试装置分成近端和远端两个装置,选取光纤作为数据的传输介质,并在数据传输中运用8b/10b编码以提高其可靠性。为了使测试方便准确,设计了各测试设备间的通信协议,并约定了指令数据传输的格式。为满足记录器长线读数的需要,运用FPGA内部SelectIO资源构建了LVDS串行接口发送单元。
  数据记录器作为记录装置的核心单元,设计时以高可靠为目的、以模块化思想为指导,从硬件设计和软件逻辑两个角度展开论述。硬件组成包括FPGA中心控制器、电源模块、AD转化模块、信噪比数据接口模块、数据存储模块、启动信号接收模块等。FPGA逻辑设计以采样获得的数据流为主线,详细分析了数据采集、解码、编帧、缓存、存储等实现过程。
  地面单元测试装置作为数据记录器的配套测试设备,可用于记录器闭环测试时信号源数据的产生,内部读数模块可以接收记录器回传数据。考虑到该装置与记录器电路逻辑高度相似,本文主要从地面测试装置与上位机通信所选用以太网接口模块为出发点对该装置进行分析,对以太网接口电路硬件设计和UDP协议通信过程实现进行了详细说明,最后讨论了所传输指令数据的可靠性。
  文章最后给出了测试流程并对多次测试得到的结果进行分析,结果表明本系统能满足任务要求,性能稳定可靠。
[硕士论文] 万贺
机械工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着现代科技的快速发展,电子产品的研制周期越来越短,功能和结构越来越复杂,如何快速准确的检测并定位到故障源成为测试性研究的关键。尤其对于大型电子设备,测试性设计已经贯穿于产品的设计和生产整个过程中,可靠性和可维护性已经成为产品的重要技术指标。信息处理设备作为导弹导引系统的核心部件,在测试性设计方面有更高的要求。本文在研究测试性理论的基础上,运用多信号流图模型完成对信息处理设备的测试性分析,并对分析结果进行优化设计,最后通过搭建系统测试平台验证对信息处理系统测试性分析与设计的正确性。
  首先,通过对信息处理系统的分析,完成功能和模块的划分,根据各模块故障类型和故障特征信号以及功能参数设计合理的测试点和对应的测试。基于对系统的分析绘制出系统的结构框图,并根据结构框图建立系统的多信号流图模型,然后计算系统的故障-测试相关矩阵。基于故障-测试相关矩阵完成对信息处理设备的单故障特征分析、多故障特征分析和测试性指标参数分析,并得出测试性分析结果,计算测试性指标如故障检测率和隔离率等,并根据分析结果对故障-测试相关矩阵进行初步简化。
  其次,基于简化后的相关矩阵通过改进的遗传算法优选出了最优测试项,并通过计算测试性指标评估算法的有效性。然后在最优测试项的基础上研究了测试项的最优测试序列问题,并详细介绍了利用DPSO-AO*算法求解最优测试序列问题的过程,最终得到了信息处理系统的最优测试策略决策树。针对信息处理系统测试性优化算法开发了人性化的人机交互软件,提高了算法的运行效率。
  最后,基于对信息处理设备的测试性分析与设计,设计开发了系统测试平台,包括硬件电路的搭建和软件系统的开发。完成了对信息处理系统各功能模块的测试,验证了测试点选取与优化的正确性和最优测试序列的有效性,并将测试结果打印到Excel表格中。
  论文的研究工作实现了对电子设备的图形化建模分析方法,并基于多信号流图模型完成了对被测系统的测试性分析与设计。另外,本文研究的最优测试策略问题对复杂电子设备的测试性设计提供了一定的研究思路。
[硕士论文] 郭善峰
信息与通信工程 中北大学 2018(学位年度)
摘要:当今,社会的各个方面都广泛应用了智能信息技术,尤其在军事领域,对智能信息技术提出了高精尖的要求。为了实现炮弹的有效打击,火炮建立了智能控制系统,而其中弹丸的出膛速度是控制的反馈信息里最重要的一个[1]。虽然现在许多火炮是制式火炮,初速范围维持稳定,但是火炮炮口初速会受到诸如环境温度和炮管温度导致的炮管热胀冷缩变形、湿度导致的摩擦力变化以及火药残留量导致的炮管摩擦系数改变等多种因素的影响发生波动。这些因素导致的波动是无法排除的,为了使火炮调整受这些因素的影响变小,满足现代化战争的需要,对火炮炮口速度数据的实时获取显得尤为重要。
  在测量中,考虑到测量的原始速度数据量较大,如果不加处理直接传输会导致传输时间太长,系统最好可以拓展其他多种数据传输等的问题,本文进行了一系列的理论分析和系统设计。系统使用多普勒雷达进行制式炮的炮口速度测量,通过对多普勒信号进行放大、滤波、下变频、低通滤波、AD采集,使用实数快速傅立叶变换法和中心频率检测法得到多普勒频移,利用多普勒效应速度与频移的关系求出火炮弹丸在炮口的速度。系统在每一次发射过程中测量三组数据,三组数据经过误差矫正得到最终的速度数据。速度数据通过CAN总线传输给CAN接口功能卡。数据经接口功能卡数据过滤后经由CPCI控制单元送到CPCI总线传输给主控计算机。本系统除了多普勒信号数据采集卡的设计,还设计了接口功能卡以接收多个CAN节点传输来的数据,实现系统的数据多样性。本系统还使用Windriver编写和安装了用户级CPCI设备驱动程序,编写了基于管道通信机制的多任务数据处理测试程序以对系统功能进行验证。此外,结合工程实践中出现的问题,优化和改良了中断处理函数。
  测试结果表明,系统对速度测量的精度达到了实战要求,整体数据处理以及传输时间小于预设时间,有足够的时间反馈给控制单元以做相应的调整,实时性能较高。并且系统可扩展性较高,可以连接多种信息采集装置,可以承受高速数据的传输和处理。
[硕士论文] 张明波
机械工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着电子信息技术的发展,现代战争对于电子设备可靠性的要求不断提高。冲击试验作为可靠性研究和军品质量检测的重要方法,是改进和保障军用电子设备质量的重要试验方法。现有的下滑式和跌落式冲击试验机始终存在二次或多次冲击、设备适用性差和缺少精密测试分析系统等缺陷。因此,本文重点研究了摆锤式冲击试验方式,展开对摆锤式冲击试验平台及冲击响应的研究分析。
  首先,研究摆锤式冲击试验的冲击响应模型。以弹性圆柱体、半球体作为半正弦波响应加速度缓冲器,以塑性圆锥体作为后峰锯齿波响应加速度缓冲器。根据胡克定律建立圆柱体缓冲器响应模型的应力应变关系;根据弹性半空间理论和Hertz理论建立两球体接触模型的应力应变关系,将其中一球体看作无限大,得到半球体缓冲器响应模型的应力应变关系;将塑性变形过程中屈服阶段和强化阶段的应力值简化为屈服极限,结合体积不变定理建立圆锥体缓冲器响应模型的应力应变关系。根据摆锤和缓冲器的相对速度与缓冲器的缩短速率相等,利用微积分运算求解最大应变量、最大响应加速度和冲击作用时间,建立冲击响应模型,并分析摆杆角度、缓冲器尺寸和摆锤质量对冲击响应的影响。
  其次,利用IEPE型加速度传感器获取响应加速度信号,恒流适配器进行恒流激励和信号调理,利用采集卡将加速度信号传输给测试软件;基于LabView编写的测试软件实现了对加速度信号的采集、显示和分析,引入欧氏系数和余弦系数作为采样曲线容差量的评定系数,当评定系数满足容差量的要求时,表明冲击响应符合冲击要求,否则依据其大小对冲击试验作指导说明。
  最后,制作小型摆锤式冲击试验平台,进行冲击试验与冲击响应分析。结合所建冲击响应模型,通过单因素对比试验研究摆杆角度、缓冲器尺寸和摆锤质量对响应加速度峰值和作用时间的影响及相互关系,并总结冲击响应规律。根据冲击响应规律,在此小型摆锤式冲击试验平台上进行导弹冲击试验的模拟研究与分析,获得了满足冲击响应和容差量要求的试验结果,充分验证了摆锤式冲击试验的可行性,对冲击试验的发展起到了一定的积极影响。
[博士论文] 伊建亚
兵器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:人类社会的进步与材料技术的发展密切相关。高分子聚合物(高聚物)材料是20世纪发展起来的一大类新材料,高聚物材料一般分为塑料、橡胶和纤维三大类,由于高聚物及其复合材料与传统材料相比,具有独特的性能,在军事和民用领域都得到了越来越广泛的应用。本文主要研究塑料类高聚物材料在聚能效应中的应用,以高聚物的力学性能和力学模型为基础,通过理论分析、试验研究和数值模拟、宏观理论分析和细观机理相结合的研究方法,对高聚物药型罩聚能射流性能及其侵彻机理进行了系统的分析和研究。
  首先通过万能材料试验机(WDW-20)和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,得到了聚四氟乙烯、尼龙和聚碳酸酯在不同应变率下的拉伸应力-应变曲线和压缩应力-应变曲线。通过实验数据及拟合的曲线,观察到聚四氟乙烯属于软而韧材料,而尼龙和聚碳酸酯则属于硬而韧材料,力学性能都与应变率密切相关。结果表明:(1)尼龙的断裂伸长率最小,拉伸强度最大,而聚四氟乙烯的断裂伸长率最大,拉伸强度最小,聚碳酸酯的力学性能介于二者之间。(2)三种高聚物材料中聚碳酸酯的抗冲击性能最好,尼龙的次之,聚四氟乙烯最差。(3)当在高应变率情况下,聚碳酸酯的应变软化现象与尼龙相似,都没有准静态压缩试验的曲线明显,这表明高聚物材料在高应变率下应变软化和应变硬化会存在竞争趋势。(4)利用静态和动态压缩实验数据,拟合了不同高聚物材料在常温下的Johnson-Cook本构方程。
  通过研究金属及粉末复合射流形成理论,在考虑高聚物材料特性的情况下,提出了高聚物膨胀射流形成准则,为计算膨胀射流的初始半径提供了理论基础。
  利用AUTODYN有限元软件对高聚物药型罩形成的射流进行仿真,首先确定了三种高聚物药型罩的Shock状态方程参数,然后对不同的计算方法进行对比研究,选取适合描述高聚物膨胀射流的计算方法,最后研究了高聚物药型罩参数对膨胀射流性能的影响。数值模拟结果表明:不同材料的高聚物射流都具有一定程度的膨胀性,但是由于材料性能的差异,导致射流的膨胀直径和头部的凝实程度不同,其中尼龙射流的膨胀直径最小,聚四氟乙烯射流次之,而聚碳酸酯射流的膨胀直径最大且密实度最高。
  对已有的金属材料聚能射流和粉末复合材料聚能粒子流的侵彻模型进行介绍和分析,在考虑材料的可压缩性和粘性的基础上,结合高聚物型罩材料的特性,分别研究了高聚物膨胀射流对不同目标靶板的毁伤特性,并与铜射流进行了侵彻对比试验,揭示了高聚物药型罩低炸高大扩孔的毁伤机理。
  对高聚物射流冲击爆炸反应装甲实现穿而不爆进行了数值模拟研究,分析了炸高对高聚物射流穿而不爆作用的影响,最后分别对聚四氟乙烯和尼龙射流冲击反应装甲进行了试验研究。结果显示:(1)随着炸高的增加,高聚物射流的速度和密度随之减小,而直径和长度则均随之增大,不同材料的射流性能变化程度不同。(2)聚四氟乙烯射流冲击爆炸反应装甲的反应程度随炸高增加逐渐减弱,爆炸反应装甲只在1倍装药口径的炸高处达到完全爆轰的状态,在其它炸高处均处于燃烧以下反应;聚碳酸酯射流则在大于2倍装药口径炸高处都实现了对爆炸反应装甲的穿而不爆;而尼龙射流在不同炸高处均引爆了爆炸反应装甲。(3)通过高聚物射流冲击爆炸反应装甲的数值模拟研究发现,爆炸反应装甲的反应状态主要受高聚物射流头部密度的降低程度和初始接触面积的影响。(4)验证试验结果显示聚四氟乙烯射流可以可靠地实现对爆炸反应装甲穿而不爆的作用,并且减小药型罩锥角可以降低夹层装药的反应程度。
  本文的研究工作为高聚物材料药型罩聚能装药的设计及其应用提供了新的指导思想。
[博士论文] 王宝祥
机械设计及理论 中北大学 2018(学位年度)
摘要:高速自动机运动形态复杂,作业环境恶劣,在高温、高压和高冲击作用下,其性能逐渐退化,严重威胁武器系统的可靠性和可用性。与旋转机械产生的周期振动不同,高速自动机复杂运动形态对应的是一系列特有的短时瞬态冲击。武器系统特殊性导致传统旋转机械状态监测及故障诊断方法很难直接应用于高速自动机,实际应用中迫切需要开发一种与高速自动机复杂系统特性相匹配的状态监测及故障识别方法。
  本文基于运动形态学分解结合多变量分析理论解决高速自动机动态特性监测、预测及故障诊断问题,通过对实测短时瞬态数据分析验证了研究方法的有效性。本文主要贡献总结如下:(1)针对高速自动机系统特殊性,提出与高速自动机复杂运动特性相匹配的运动形态学分解方法,通过开展高速自动机运动形态时序分析,建立运动形态与短时瞬态冲击序列的对应关系,分离出与目标部件对应的冲击序列。(2)针对高速自动机各部件状态信息与强背景噪声叠加效应带来的微弱故障信息难获取问题,提出了多尺度规范变量分析方法并用于高速自动机动态特性监测,通过考虑时间序列相关性,对每个尺度建立基于规范变量分析的动态监测模型,有效地提取了高速自动机故障冲击特性。(3)为提高规范变量分析对早期微弱故障的敏感特性,提出了规范变量相异度分析方法并用于高速自动机早期故障检测,通过计算过去数据与未来投影数据的偏差作为相异度指标,与原有统计指标互为补充,完善了高速自动机动态特性监测体系。(4)针对多变量预测模型输入输出关系不确定问题,提出了基于最小状态空间学习的多变量LSSVM并用于高速自动机动态特性预测,该方法将原始多变量数据转化到状态空间,利用状态空间与统计指标的函数关系建立多变量预测模型,为多变量预测模型的输入输出选择提供理论依据。(5)提出了一种基于空间统计的多变量EMD模态选择方法,以相同尺度的IMF构建数据空间,通过统计数据空间中IMF的总体变化将多变量数据转化为单一维度,为多变量EMD的最优模态选择提供理论依据。(6)研究了多变量EMD模态对齐特性对特征提取的影响,提出基于多变量EMD排列熵的高速自动机故障诊断方法,以同一状态下的样本变量建立数据矩阵,通过多变量EMD分解促进样本变量间的信息同步与数据融合,计算各IMF的排列熵作为特征向量来识别高速自动机故障模式。(7)讨论了高速自动机与旋转机械的差异及关联,将研究工作推广到旋转机械状态监测与故障诊断,验证了多变量统计及分析方法对旋转机械的适应性。
[硕士论文] 韩峰
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:本课题来源于兵器XX厂对爆炸空气冲击波的测试需求。本文在分析了存储测试技术研究现状与爆炸空气冲击波传播特性的基础上,根据项目给定的指标,研制了多参数程控的冲击波存储测试系统。通常的冲击波存储测试系统为专项专用,应用范围较窄。而本测试系统增加了数个可程控的参数,根据实测对象灵活设置,从而扩展了测试系统的应用范围。
  测试系统由测试装置与上位机软件两部分组成,测试装置包含有传感器、信号调理电路、模数转换电路、存储电路、电源管理电路等部分,上位机软件采用Qt编写,人机交互界面友好,且适用多种平台。
  在以往研究工作的基础上,对比选定了ICP型压力传感器;采用直流耦合方式与数控电平移位相结合的方法,既去掉了传感器的直流偏置电压,又消除了对传感器信号低频特性的影响;对信号调理电路进行了改进,具有宽范围的可程控放大倍数、可程控基线与可程控滤波器截止频率。核心控制器采用单片FPGA,不需要与其它控制器配合,就可对模拟参数、负延时长度、采样时长、采样频率、触发阈值、低功耗时长等参数进行设置,并控制模数转换电路、非易失性存储器电路与接口电路等正常工作。
  通过灌封、Flash管理、负延时等保障性措施确保测试装置能够获得完整的冲击波测试曲线。本测试系统通过实爆试验,在弹药爆炸产生高温、强光、强电磁场的恶劣环境下测得了冲击波超压随时间变化的曲线,验证了测试系统的有效性和可靠性。
[硕士论文] 柴栋梁
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:爆炸场毁伤参数是评估武器杀伤效果的重要指标,爆炸场相关参数的准确测量对武器研制以及防护设计有重要意义。爆炸场毁伤相关信号包括冲击波压力、温度场、破片分布以及电磁场分布等。目前,对爆炸场信号的测量大多是针对其中某一项参数单独进行,这种测量方法最大的不足是各信号不在同一个时间和空间基准,不利于爆炸场毁伤效应的综合分析。
  首先,针对爆炸场多种信号的测试方法及关键技术进行了研究。目前,爆炸场的瞬态磁场测试方法还不成熟,本文利用微型磁通门传感器,设计了磁场测试系统,用亥姆霍兹线圈进行了静态特性分析,在小当量爆炸环境下对磁场测试系统进行了验证。对冲击波压力测试,探索一种新的柔性薄膜传感测试方法,自制了薄膜传感器,通过激波管分析了测试系统的动态响应特性。对接触式爆炸场温度测试,建立了基于粒子群算法的滤波器补偿模型,可减小温度测量误差。
  同时,设计了一种用于爆炸场的多参数存储测试系统,对电磁、冲击波压力和温度信号实现采集存储。实现多个信号在时间维度上的统一参考基准,不仅可直接观察各信号到来的先后顺序,也为分析信号(如电磁干扰)间相互干扰提供可溯源的依据。目前的存储测试系统由传感器、调理电路、控制电路、存储器及电源组成,置于保护壳体内,埋设于爆炸场。完成试验结束后,通过计算机软件读取测量结果。本文针对各信号特点,研究了系统的触发以及分区存储等问题,实现了多参数存储测试电路硬件设计,验证了系统功能。
[硕士论文] 赵轶男
测试计量技术及仪器 西安工业大学 2018(学位年度)
摘要:光电靶是一种基于光电转换原理的弹丸测速装置,由于光通量变化的不确定度,所以其测试灵敏度会有一定的动态范围,因此在实际使用过程中由于弹丸口径以及其他因素的影响,导致输出信号的不一致性,带来了测时误差。通过误差分析,由于波形饱和和不饱和以及信号较小导致的测时失败,基于以上问题,本课题设计一种增益可变的自适应电路,通过采集温枪弹来减小测时误差,提高可靠性。
  本文的主要研究内容如下:
  1)设计嵌入式增益可变电路。对其影响因素的分析,确定由于放大倍数过大造成的波形失真或者信号较小,会导致光电靶测试灵敏度的降低的;根据对靶场测试主要技术参数的计算公式分析,得出光电靶测试灵敏度的降低,会影响试验各参数的测量。由于靶场测试的特殊性,在每次测试之前都会有一发温枪弹,由于开始射击时枪管处于冰冷状态下测试结果的不稳定性很高,因此一般试验中将第一发温枪弹的测试结果去除,以保证整个测试结果的稳定性,因此提出利用温枪弹判断并矫正电路的放大倍数,确保正式测试的准确性,这一设计充分利用了温枪弹的特殊性。
  2)设计相应的光电转换及信号调理电路。基于弹丸信号的特点以及芯片的特性,选择合适的光电转换器件,对得到的微弱电流信号进行IV转换,再进行滤波,之后输入到两级程序放大电路中,对其进行电压放大,最后进行信号调理,等比例缩小输入电压,使其适合AD采集的范围,使电路可以完成对电路输出信号的采集。
  3)基于温枪弹的增益算法设计及控制。从波形失真度入手,对比失真波形和未失真波形的区别,通过对其波形特点的分析,得出波形的每个采样点的斜率之比就等于放大倍数之比,利用这个结论进行程序设计。
  本课题设计完成了可变增益电路及相应的放大电路,通过实验室验证,能够满足相应的靶场需求,可适用于温枪弹来提高灵敏度。
[硕士论文] 冒鹏程
控制工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:国内在炮控系统故障诊断方面仍然存在很多不足。一方面,故障检测的形式单一、效率不足;另一方面,能够用于实际诊断的产品并不多且大多只能检测到电路板级别的故障。针对以上两点,本文设计了可以诊断元器件级别故障的炮控系统故障诊断专家系统。同时,为了解决干扰信号影响正常推理的问题,在炮控系统故障诊断故障诊断专家系统中引入模糊推理,并进行了相关的研究。
  为了获得较为完备的用于精确推理的知识,利用故障树分析法和电路原理分析,系统地获取元器件级别的故障诊断规则。最终,提高了故障诊断的精度等级。同时,引入故障等级简化规则,提高推理效率。
  利用神经网络搭建T-S模糊推理系统,并分析了炮控系统故障诊断模糊推理输入项的选取。为了获取复杂电路的故障诊断规则,提出针对炮控系统的减法聚类算法。改进的减法聚类可以有效地实现规则约简,去除无关的炮控系统故障诊断规则。
  最终,形成了精确推理与模糊推理相结合的可以诊断出元器件级别故障的炮控系统故障诊断专家系统。专家系统根据输入的数据完成推理,并给出故障诊断结果、故障部位、推理解释和维修建议。
[硕士论文] 刘晓旭
控制工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:坦克炮控系统是坦克武器部分的核心控制系统,直接影响着坦克在战场上的作战能力和战场生存能力。然而复杂严酷的作战环境使得坦克部件故障频发。从前只靠有经验的专家或战士进行人工诊断的方法已经不能满足要求,为了满足信息化时代的要求,坦克炮控系统的故障诊断专家系统应运而生。
  本文首先研究了专家系统中知识获取的几种方法,证明粗糙集知识获取和故障树知识获取方法适用于对炮控系统的知识获取。通过对粗糙集原理的研究,建立了关键步骤的流程图。根据相关资料和项目中积累的数据,构建了炮控系统的故障树,并通过求取最小割集的方法从故障树中获取知识。
  结合炮控系统的特点和知识表示与推理方法,提出使用RETE算法构建推理机,并对该算法进行了一定的预处理,即在建立RETE网络之前,先对规则库进行预处理,以减少算法的内存占用,实验结果表明该方法能够有效减少RETE网络的内存占用。
  最后提出了炮控系统故障诊断专家系统的组织结构和各模块功能,使用C#编程语言建立专家系统,并使用SQL Server数据库存储规则和数据,实现了用户管理,规则管理等专家系统功能。通过与历史数据做对比验证,证明本系统对炮控系统的故障能够做出准确的判断,并给出维修建议,有着很高的实用价值。
[硕士论文] 朱玉飞
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:如何能够让爆炸的能量合理利用最大化,特别是让爆炸的能量按照我们需要的方向进行做功是爆破界一直重视的研究方向,定向断裂爆破技术就是很好的工程应用实例。为更好地实现切缝药包定向断裂,进一步研究切缝药包定向断裂爆破机理就显得很有理论意义和实用价值。
  基于爆破力学理论,对切缝药包爆炸应力分布和裂缝成形进行模型试验研究。对爆破模型取芯、切片处理,统计分析切片试件损伤及裂缝分布情况,分析爆生裂缝的形成及扩展情况以及定向爆破断裂能力;运用超动态应变仪对爆破模型预埋应变片在爆破载荷作用下的信号进行采集,分析切缝药包爆破中应力波分布及其传播特性,进一步研究切缝药包的定向断裂爆破作用机理。通过对试验结果的分析研究表明:①在距离爆源中心相同距离,正对切缝处的压力峰值比其他地方的压力峰值都要大,在距离爆源中心6cm的位置,正对切缝处的应力峰值比背对切缝处的应力峰值增加了11%;②无切缝薄壁药包与切缝药包的规律相似,但在相同试验条件下每一个点的压力峰值都小于切缝药包的切缝方向;③药包切缝侧形成了一条从炮孔口延伸到炮孔深处的竖向裂缝,其长度和宽度远远大于其他方向上的裂缝;④主裂缝方向上压力峰值高,验证了裂缝产生与其压力峰值存在对应的关系。
[硕士论文] 任小军
计算机科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:爆炸冲击波是武器战斗部毁伤过程中重要的特征物理量之一,准确测量该物理量能够为武器的毁伤威力评价提供有效的科学依据。然而,在实际冲击波测试过程中测试数据量爆炸式激增,数据结构和类型越来越复杂,传统的测试方案和数据处理技术已无法满足高速的测试要求和从海量数据中获取最有价值测试评估结果的需求,一定程度上影响了测试准确性,测试智能化、高效化要求日渐迫切。
  针对智能便捷化的迫切需求,通过深入了解无线WiFi技术的组网理论和Android系统开发架构组件,利用移动便携式WiFi热点AP、Android智能终端和记录仪测点装置构建测试现场无线局域网,局域网内采用Android终端作为客户端、测试点为服务端的C/S构架模型,基于快速的UDP Socket通信实现了整个智能化测试系统。
  历史数据在测试结果评估中具有重要的参考价值,针对冲击波测试中数据量的激增,通过大量资料的比较和权衡,本文采用非关系型数据库HBase设计了合理且便于操作的数据表,实现了测试数据的批量导入和大数据模式下的云计算处理功能,最终提出一种以历史测试数据为经验参照,基于冲击波传播特性的高性能武器爆炸压力信号处理算法,实现了在云计算集群平台下对冲击波数据高速有效的处理评估。
  本文提出的冲击波测试系统设计方案,在野外靶场恶劣的试验环境下可灵活构建WiFi局域网,Android终端可在高达120m范围内对记录仪准确控制和工作状态实时监控,同时以平均40Mbps的速率准确读回测试数据。Android操作终端相比PC机更加智能便捷化,基于大数据、云计算平台的武器毁伤威力评价算法相较于目前单机环境系统速度更快、性能更佳。
[硕士论文] 李爱佳
计算机科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:随着装甲特种车辆信息化程度越来越高,目前装甲特种车辆的测控数据传输系统存在的一些缺陷与不足已逐步暴露出来,这些问题使装甲特种车辆测控数据传输系统模块增多、资源配置效益低下、维护管理周期较长。为了增强装甲特种车辆的快速反应能力和管理保障能力,设计了一种外联接口统一、数据格式规范、信息交互速率较高、与监测管理系统连接免驱、跨平台使用兼容性较强、工作模式多样化的装甲特种车辆测控系统。根据以上对该系统性能需求的分析,本文对具有上述特性的装甲特种车辆测控数据传输系统进行具体研究。
  本课题针对当前装甲特种车辆测控技术在应用实现中存在的缺陷与不足,设计了基于虚拟磁盘技术的测控数据传输系统。通过对虚拟磁盘技术的实现原理进行详细研究分析,根据装甲特种车辆测控系统需实现的功能、工作环境和特性等要求,提出本课题的总体设计方案,并完成虚拟磁盘技术的实现和测控数据传输系统的功能。该系统采用USB接口芯片,以MC9S12XEP100为核心处理器搭建系统平台。该系统的工作模式有虚拟磁盘技术工作模式和外接USB移动存储设备工作模式。虚拟磁盘技术工作模式下,该系统通过设备枚举等过程实现与监测管理系统的连接,同时监测管理系统为其自动加载适合USB大容量存储设备类的固件程序,该系统则被监测管理系统的USB主机识别为一个“虚拟磁盘”,即标准的USB大容量存储设备,进而完成测控数据的传输;外接移动存储设备工作模式下,该系统类似于USB主机,为其接入的USB移动存储设备进行供电、枚举等操作,完成系统与外接移动存储设备的通信。
  最后,通过对系统存储功能模块、虚拟磁盘工作模式、外接USB移动存储设备工作模式进行集成测试和数据信息的校验,验证了该系统功能实现的可行性,以及实际应用的可靠性。为我国装甲特种车辆测控技术在当今信息化时代的进一步发展提供了更好的基础。
[硕士论文] 袁云
测试计量技术及仪器 西安工业大学 2018(学位年度)
摘要:光幕靶是一种以光电转换原理为基础的光电仪器,在常规兵器试验中,常用来测试弹丸飞行速度。现有光幕靶的探测靶面由于机械结构和电路频率响应特性的影响,有效探测靶面一般不大于1m×1m,无法满足脱壳弹等特种弹丸的测试需求。镜头式光幕探测器件配接L形背景光源可形成10m×10m的大探测靶面,但随着探测靶面的增大,光源到探测器件之间距离增大,导致探测靶面内不同位置处的探测灵敏度分布不均匀,同时由于L形光源中部分发光二极管(Light Emitting Diode,LED)工作状态不稳定,降低了探测系统的可靠性。论文针对上述问题,本文开展了大靶面光幕探测灵敏度分析并进行了探测灵敏度修正技术研究,同时研究了背景光源状态监测与故障定位方法。
  主要研究内容包括以下4个方面:
  1)建立镜头式光幕探测系统的灵敏度数学模型。分析了物距、光幕厚度、弹丸直径与长度以及探测镜头数目对探测系统灵敏度分布规律的影响。依据镜头式光度学原理结合光幕探测系统工作机理,推导出镜头式光幕探测灵敏度的数学表达式。
  2)提出镜头式光幕探测系统灵敏度修正方法。基于光幕探测灵敏度的数学表达式,依据背景光源与探测器之间的直线距离差异及镜头的边缘效应,结合LED工作机理,计算出光源亮度修正因子,通过控制L形光源不同位置处LED的工作电流,实现探测幕面内中心区域探测灵敏度分布均匀性。
  3)大尺寸背景光源状态监测与故障定位。构建10m×10m的背景光源所需LED数量众多,针对其中某LED发生故障导致测速系统精度下降或无法正常工作的情况,采用线阵列相机实时监测光源工作状态,结合图像处理算法,实现了故障类型判定及故障定位。
  4)试验验证与分析。经试验验证所构建的探测系统灵敏度数学模型正确;经修正后的探测系统灵敏度均匀性比修正前提高了60%;光源状态监测与故障定位系统,可快速判定光源闪烁、光强衰减、光源熄灭三种故障类型,定位精度优于5mm。
[硕士论文] 陈曼
电路与系统 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着信息技术的快速发展,实现作战指挥的信息化已经成为当前以及未来各国研究战场指挥控制决策的重点。在指挥控制决策的研究过程中,一个最为关键的问题就是武器-目标分配(Weapon Target Assignment,WTA),即如何快速有效地分配武器来达到设定的作战效果。WTA是一个典型的优化问题,本文在现有研究成果的基础上,对基于粒子群优化算法的舰载武器-目标分配问题进行了详细的求解。
  论文中详细介绍了粒子群算法的研究现状以及武器-目标分配问题的模型和求解算法,并对多目标优化问题、多目标优化算法、粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)以及多目标粒子群优化算法(Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)的概念、原理等做了详细论述,为课题的研究奠定了理论基础。
  论文针对粒子群算法存在的不足进行了改进。首先对标准粒子群算法进行改进,采用基准测试函数得到的仿真结果表明改进PSO相比标准PSO和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)在精度和收敛次数上都取得了更好的效果;然后对求解多目标优化问题的多目标粒子群算法进行改进,采用ZDT函数集与MOPSO和带精英机制的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)进行对比,仿真结果表明改进MOPSO取得了更好的结果。
  将改进PSO用于求解以打击总失败概率最小为目标函数的舰载武器-目标分配单目标优化模型,模拟战场仿真实验结果表明改进PSO相比标准PSO和GA得到了更小的失败概率。在此基础上,考虑到在得到较好的作战打击效果的情况下,使消耗武器的数量尽可能减少,因此建立了以打击总失败概率最小和武器使用数量最少为目标函数的舰载武器-目标分配多目标优化模型,采用改进MOPSO来求解,与MOPSO和NSGA-Ⅱ分别进行对比,在作战打击效果与武器消耗方面都得到了明显的改善。
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