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摘要弹药自动装填系统是未来数字化火炮武器平台机械系统的核心部分和技术关键，其性能好坏在很大程度上决定了未来数字化火炮现代水平的高低。本文以火炮自动装填系统中的机电一体化供弹机械臂为研究对象，对其进行动力学仿真。首先详细介绍了供弹机械臂的结构和组成，并计算机械臂的主要参数。其次，对机械臂和小平衡机进行了受力分析，并用 RecurDyn 进行动力学仿真。最后，用 MATLAB/SimuLink 构建控制框图，和 RecurDyn 进行联合仿真，最终和身管进行协调。得到了机械臂绕耳轴转动的角度和角速度变化曲线，达到了设计要求。30476
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毕业论文关键词 供弹机械臂 动力学分析 SimuLink控制框图 PID控制 联合仿真
Title Modeling And Simulation For Mechatronical Feeding Manipulator
Abstract Automatic ammunition loading system is the core component and a technical key tothe future of digital artillery weapon platform mechanical system. The qualityof its performance largely determine the digital future level of modern artillery.Taking the automatic feeding manipulator of mechatronics systems in autoloaderhowitzer as research object,carries on the dynamic simulation. First of all,thispaper introduces the structure and composition of feeding manipulator and the mainparameters.Secondly, analysis the manipulator and the small balance machine forceand dynamics simulation with the RecurDyn. Finally, the construction controldiagram by MATLAB/SimuLink, adjust the PID parameters to achieve co-simulationwith RecurDyn and coordinate with barrel. This paper get angle and angular velocitycurve about the manipulator around the ear axis rotation, meeting the designrequirements.
Keywords automatic feeding manipulator dynamics analysis SimuLink Controldiagram PID control co-simulation
目 次
1 绪论 1
1.1 选题的意义和背景1
1.2 国内外主要研究现状2
1.3 本论文所做的主要工作3
2 机械臂基本结构及主要参数 4
2.1 结构及组成 4
2.2 机械臂工作过程及主要参数6
3 机械臂的受力分析与电机特性 12
3.1 小平衡机受力分析 12
3.2 电机特性 13
4 机械臂联合仿真15
4.1 recurdyn 动力学仿真 15
4.2 机械臂控制模型 26
4.3 联合仿真 28
结论 35
致谢 36
参考文献 37
1 绪论1.1 选题的意义和背景现代的军事行业正在经历一场深刻的变革，这场革命是因为当代世界高技术的出现，发展和积累而引起的。军事技术一直以来都站在新技术的前沿阵地上，这绝非偶然，因为任何大国想要保证自己在政治上的优势，就必须文持军事上的优势。国防领域会有国家相当部分的资源。为了利用到这些庞大的资源，社会因此投入了大量的人才来研究开发新式的武器，许多新技术也因此从军事领域发展从而进入民用，为了适应高技术战争的要求，火炮也向数字化、智能化的方向发展。机电一体化供弹机械臂是工业机器人在军事领域的应用，为火炮综合实验进行了人工智能化的供弹辅助作业，也进一步为火炮提供了一种供弹装置，特别是在未来智能化、数字化的火炮的方面提供了一个重要的模块。供弹装置作为某些火炮的重要组成部分，起着可以准确、快速、可靠地将弹药输送到发射系统的关键作用，其性能好坏影响并且决定着武器系统的性能。由于这方面的技术国内目前与国外相比差距较大，因此研究新型的供弹系统是非常有必要的。作为机器人最主要的执行机构即机械臂，我们越来越关注对它的研究。机械、硬件、软件和算法是机械臂的主要组成部分。我们需要考虑其结构的设计、控制系统的设计、动力学分析、运动学分析、轨迹规划的研究、路径规划的研究、运动学动力学仿真等部分[1]。要研发一个轻便型的机械臂，就需要把各个部分紧密联系，互相协调起来进行设计，如今机器臂技术己逐渐被应用到军事、医疗、航天、日常生活和教育娱乐等各个方面。未来数字化火炮武器平台机械系统的技术关键和核心部分是弹药自动装填系统。其负责弹丸、弹药的自动储存、记忆、识别、补给，可以根据中央计算机的指令，自动的选择弹丸类型、装药的种类和模块数，可以自动的进行引信的装订和底火的自动装填，为制导弹药进行数据的传递，并且可以实现任意射角下的弹丸和自动装填和发射弹药，乃至具有多发同时弹着打击的能力[2]。
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