基于磁流变阻尼器自行火炮半主动悬挂技术研究

摘要

火炮作为陆军的重要组成部分和主要火力突击力量，有“战争之神”的称号。自行火炮机动性能突出，越野性能良好，以及优良的防护性能，在战场上使用自行火炮更有利于连续实施火力支援，以及与装甲兵、摩托化步兵的协同战斗。随着未来战争的发展，对自行火炮的机动能力提出了更高的要求。单纯的依靠提高发动机的功率来提升自行火炮的机动能力，并不能很好的达到预期目标，如果没有良好的配套悬挂系统，提高速度，车体振动会随之增大，进而影响到作战，所以研究先进的悬挂就变得尤为重要。半主动悬挂技术具有可靠性高、耗能少、价格低以及接近主动悬挂的性能等优点。针对半主动悬挂技术的优点，本论文主要基于磁流变阻尼器自行火炮半主动悬挂技术进行了进一步研究，主要研究内容如下：
　　（1）本论文引用剪切阀式磁流变阻尼器简化设计方法，设计了自行火炮悬挂系统所需的磁流变阻尼器，充分考虑了磁路设计与结构设计的相互关联。运用ANSYS软件对磁流变阻尼器进行了磁场有限元分析，求得不同电流下，活塞速度与阻尼器出力大小的关系，通过多项式拟合得到磁流变阻尼器简化力学模型。
　　（2）建立了路面时域模型和ADAMS所需的三维路面模型，然后对自行火炮悬挂子系统进行振型分析和系统响应分析，研究了阻尼对悬挂各性能指标的影响。
　　（3）建立了自行火炮虚拟样机，运用ADAMS软件对自行火炮在不同典型路面上的行驶进行了动力学数值模拟，通过与被动悬挂系统的车体振动加速度、俯仰角加速度等对比可知，带磁流变阻尼器的悬挂系统性能明显优于被动悬挂系统。
　　（4）提出了一种力跟踪控制方法，采用内外环形式实现自行火炮悬挂系统的力跟踪控制，内环采用PID控制跟踪外环求得的目标控制力，外环采用变论域模糊控制。仿真分析可知，变论域模糊控制后的半主动悬挂系统性能明显优于被动悬挂，实际控制力也能很好的跟踪目标控制力。

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1 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

2 自行火炮磁流变阻尼器设计

2.1 军用磁流变液性能要求

2.2 磁流变阻尼器设计原理

2.3 磁流变阻尼器结构设计

2.4 磁流变阻尼器磁路设计

2.5 磁流变阻尼器简化设计方法

2.6 本章小结

3 自行火炮悬挂系统动力学分析

3.1 路面输入时域模型

3.2 ADAMS中三维路面的实现

3.3 自行火炮动悬挂子系统动力学响应分析及建模

3.4 本章小结

4 自行火炮悬挂系统建模与动力学仿真

4.1 自行火炮力学模型

4.2 自行火炮虚拟样机建模

4.3 ADAMS自行火炮行走仿真

4.4 本章小结

5 磁流变液阻尼器自行火炮悬挂振动控制研究

5.1 模糊控制策略

5.2 PID控制策略

5.3 计算机仿真及结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本论文总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢