冲击波测试系统与动态特性补偿研究

摘要

冲击波超压作为武器毁伤效能评估的重要参数，测试数据的准确性直接影响毁伤效能评估的真实性。冲击波超压存储测试仪作为战斗部爆炸冲击波信号测试仪器，其与传感器组成的系统动态性能是信号准确测试的关键。展开冲击波超压存储测试仪性能优化设计与测试系统动态特性离线补偿研究，对提升武器毁伤效能评估准确性具有现实的意义。
　　从测试仪性能优化设计着手，阐述信号调理电路设计要点与关键器件选择方法。为提升负延时存储空间数据存储速率，提出一种双级Flash存储阵列构成的高速存储结构，并从硬件结构、存储速率分析与软件工作流程方面详细阐述了设计思路。除此之外还对负延时存储空间数据存储模式、Flash存储阵列坏块检测，以及冲击波超压关键数据无线提取的实现原理做了详实的分析论证。
　　在研制的冲击波超压测试仪的基础上，展开测试仪与传感器构成的测试系统动态特性补偿研究。首先，介绍了测试系统动态特性描述方程、系统动态特性响应及相关指标。据此引出基于BP神经网络的系统辨识与系统动态特性补偿原理并通过实验仿真验证上述方法对测试系统动态特性补偿的有效性。然后，通过激波管产生的阶跃压力信号激励测试系统获取系统时域响应数据，由系统输入输出数据对构建的BP神经网络系统动态特性补偿模型进行离线训练。针对补偿网络训练数据不足的问题，提出用神经网络辨识的系统模型在阶跃信号簇激励下产生大量训练样本的方法，提升测试系统动态特性补偿网络的泛化能力。最后，通过对比实测冲击波数据、离线补偿数据与理论计算数据之间的误差关系验证补偿算法对测试系统动态特性的改善有效性。

目录

声明

摘要

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外发展及现状

1．2．1 冲击波信号测试技术现状

1．2．2 测试系统动态特性补偿技术研究现状

1．2 论文研究内容与结构安排

2．冲击波超压测试系统关键技术设计研究

2．1 总体方案设计

2．1．1 冲击波测试仪设计

2．1．2 系统工作流程

2．2 系统硬件结构与工作原理

2．2．1 信号调理电路分析

2．2．2 高速数据存储结构

2．3 测试系统软件设计

2．3．1 双级流水线存储程序设计

2．3．2 关键数据提取无线发送程序设计

2．4 本章小结

3．测试系统动态特性及系统辨识补偿基本原理

3．1 测试系统动态特性描述方程

3．1．1 微分方程及传递函数

3．1．3 差分方程

3．1．4 离散传递函数

3．2 测试系统动态响应及动态性能指标

3．2．1 测试系统时域动态响应及性能指标

3．2．2 测试系统频域动态响应及动态性能指标

3．3 系统辨识与动态补偿基本原理

3．3．1 系统辨识基本原理

3．3．2 系统补偿校正基本原理

3．4 本章小结

4．基于BP神经网络的系统辨识与动态补偿算法设计研究

4．1 神经网络基础原理

4．1．1 神经网络基础结构

4．1．2 神经网络学习算法

4．2 BP神经网络与系统辨识

4．2．1 BP神经网络模型结构

4．2．2 神经网络的系统辨识结构模型

4．2．3 系统辨识BP网络训练算法

4．4 基于BP神经网络的系统动态特性补偿方法研究

4．4．1 动态补偿原理

4．4．2 动态补偿步骤

4．5 本章小结

5．试验及测试数据分析

5．1 冲击波测试系统动态模型建立

5．1．1 激波管动态校准原理与方法

5．1．2 冲击波测试系统的动态辨识建模

5．2 冲击波测试系统动态补偿

5．2．1 补偿器设计与性能验证

5．2．2 补偿器泛化问题研究

5．3 补偿模型在试验数据中的应用

5．3．1 爆炸试验测试系统布置方案

5．3．2 爆炸冲击波测试数据补偿分析验证

5．4 本章小结

6．总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢