炮塔机动性能参数检测装置设计

摘要

随着现代科学技术的进步和发展，军事车载火炮武器的性能也得到了很大的提升，于是对炮控系统出厂检测的要求也更加的苛刻。炮控系统在现代化战争中起着越来越重要的作用，“打中打不中，关键在炮控”这一论断足以说明炮控系统的重要性。而炮塔机动性能的优良程度直接决定了炮控装置的性能。目前国内对炮塔性能参数的测试主要以人工测量和基于光学设备及图像处理的测量方式为主，这些测量方法普遍存在过于依靠主观因素、测量精度偏低、耗时耗力、操作复杂、抗干扰能力差等缺点。随着高新科学技术的发展及在车载武器装置中的广泛应用，现行简单的测量调试手段已经无法满足于车载武器装置的出厂调试及检定要求。
　　针对这一现状，本论文设计了一种基于MEMS惯性测量单元的炮塔机动性能测量装置，用来弥补上述测量方法的不足，以满足实际需求。根据国家军用标准要求的相关规定，在车载武器炮塔的机动性能参数测试中，主要测量的控制参量有：角速度量的测量、角度量的测量、施力控制和力矩量的测量。首先，通过对炮塔机动性能的现场的参观学习，制定相应的改进方案。由于现场测量时，电机工作带来的电磁干扰对测量环境的影响较大，于是本装置采用了铝箔纸进行抗干扰处理；在水平运动性能测量时，考虑到现场人员的安全，采用的是固定角度旋转式测量，这使得测量装置的定轴性不重合，针对这个问题采用了重力加速度校正的方式来修正误差。传感器选用惯性测量单元IMU来进行测量，考虑到MPU6050带有DMP处理器，可以很大程度上提高测量精度，最终的传感器定型是MPU6050。最后对测量回来的机动性能数据进行递推式中位均值滤波处理后经由无线模块实时回传至上位机进行显示。
　　本论文所设计的基于MEMS惯性测量单元的炮塔机动性能参数测量装置，解决了陀螺仪的零漂和测量数据的突变、波动问题。通过在标准转台上的标定和在某型坦克上的实验，该装置的测量精度可达±0.05°/s。本装置操作简单、灵敏度高、成本较低、实用性强，能有效地提高测试精度，节省了人力物力，缩短了测量时间，满足实际应用的需求，故能够满足对坦克炮塔角速度的测量要求，具有很高的实用价值。

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1绪论

1.1研究现状

1.2研究目的及意义

1.3本文主要研究内容

2理论依据及传感器选型

2.1测量原理

2.2陀螺仪

2.3加速度计

2.4磁力计

2.5 MEMS技术

2.6传感器选型

2.7误差分析及相关理论

2.8本章小结

3装置总体设计

3.1设计问题分析

3.2总体设计

3.3硬件设计

3.4本章小结

4功能实现及误差处理

4.1功能实现

4.2误差原因分析

4.3装置标定

4.4低角速度测量

4.5高角速度测

4.6角度测量

4.7上位机

4.8本章小结

5装置功能测试及验证

5.1理想条件

5.2现场测试

结论

参考文献

随录A

在学研究成果

致谢