本發(fā)明涉及航炮技術領域，特別涉及一種航炮緩沖控制方法。本發(fā)明還涉及一種航炮緩沖控制裝置。

背景技術：

航炮緩沖控制裝置，主要針對航空特種裝備領域，面向現(xiàn)代航炮威力大、輕量化、機動性強、小后坐力的發(fā)展需要。利用磁流變阻尼器輸出阻力大、動態(tài)響應速度快、功耗低的優(yōu)勢解決航炮發(fā)射時的后坐沖擊以及振動穩(wěn)定性問題。

在現(xiàn)有技術中，通常將磁流變阻尼器安裝在炮身上，根據(jù)后坐阻力、后坐速度傳感器反饋調節(jié)后坐合力，達到降低后坐力的目的。然而由于力傳感器安裝位置苛刻、速度傳感器一般體積較大，不適合用于航炮后坐緩沖裝置。而且航炮對連發(fā)有要求，需要對炮身進行復位；除此之外，還有一些學者根據(jù)后坐阻力、后坐速度傳感器內外兩環(huán)閉環(huán)反饋調節(jié)后坐合力，達到降低后坐力的目的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種航炮緩沖控制方法，該航炮緩沖控制方法僅僅通過加速度傳感器即可實現(xiàn)對輸出電流大小的控制，以實現(xiàn)后坐和復進控制時的響應速度明顯提高的技術效果。本發(fā)明的另一目的是提供一種航炮緩沖控制裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種航炮緩沖控制方法，包括：

根據(jù)設于航炮后座的磁流變阻尼器得到粘滯阻尼系數(shù)c0和儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0，并根據(jù)套設于所述磁流變阻尼器四周的彈簧得到彈簧剛度k；

根據(jù)設于航炮的導桿的加速度傳感器所檢測到的加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x；

通過預設的后坐合力fb、所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；

其中，為正負符號標志，后坐過程為正，復位過程為負；

根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器。

相對于上述背景技術，本發(fā)明提供的航炮緩沖控制方法，利用磁流變阻尼器與彈簧共同實現(xiàn)對航炮炮身的緩沖，避免航炮炮身的后坐位移過大；與此同時，當磁流變阻尼器與彈簧的類型確定后，可以知曉粘滯阻尼系數(shù)c0、儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0和彈簧剛度k，并利用加速度傳感器所獲取的加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x；針對炮身的后坐合力fb，可以根據(jù)實際經(jīng)驗進行預設，并根據(jù)公式計算得到阻尼力與電流關系項fc，針對不同的磁流變阻尼器類型，阻尼力與電流關系項fc與輸出電流值事先統(tǒng)計為表格，也即計算得到阻尼力與電流關系項fc之后即可獲知輸出電流值，從而對磁流變阻尼器輸出，以控制磁流變阻尼器的阻尼力，達到降低炮身后坐力的目的。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器的步驟之后還包括：

當所述為負、且經(jīng)過預設時間時，利用預設的復位后坐合力fb¹、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k以及當前時刻的速度和當前時刻的位移x，并根據(jù)所述公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢能，以實現(xiàn)彈簧復位。

優(yōu)選地，所述后坐合力fb以及所述復位后坐合力fb¹均為定值。

優(yōu)選地，所述根據(jù)設于航炮的導桿的加速度傳感器所檢測到的加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x的步驟具體包括：

根據(jù)所述加速度值對時間進行積分得到所述速度根據(jù)所述速度與時間得到所述位移x。

本發(fā)明還提供一種航炮緩沖控制裝置，包括：

加速度傳感器：用于檢測航炮炮身的加速度值；

與所述加速度傳感器相連的信號調理單元：用于根據(jù)所述加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x；

與所述信號調理單元相連的運算控制單元：用于根據(jù)設于航炮后座的磁流變阻尼器的粘滯阻尼系數(shù)c0和儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、套設于磁流變阻尼器四周的彈簧的彈簧剛度k、預設的后坐合力fb、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；其中，為正負符號標志，后坐過程為正，復位過程為負；并根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc得到其所對應的輸出電流值；

設于所述運算控制單元與所述磁流變阻尼器之間的功率輸出單元：用于根據(jù)所述輸出電流值對所述磁流變阻尼器輸出電流。

優(yōu)選地，還包括：

復位控制器：用于當所述為負、且經(jīng)過預設時間時，利用預設的復位后坐合力fb¹、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k以及當前時刻的速度和當前時刻的位移x，并根據(jù)所述公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢能，以實現(xiàn)彈簧復位。

優(yōu)選地，還包括與所述運算控制單元相連的上位控制系統(tǒng)：用于將所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k、所述預設的后坐合力fb以及復位后坐合力fb¹輸出至所述運算控制單元。

優(yōu)選地，所述運算控制單元與所述上位控制系統(tǒng)之間具有通訊單元。

優(yōu)選地，還包括用以對所述通訊單元、所述運算控制單元、所述功率輸出單元和所述信號調理單元提供電能的電源單元。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種航炮緩沖控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置的結構框圖；

圖3為本發(fā)明實施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置中炮身尾部的結構圖；

圖4為航炮的后坐力與后坐位移曲線圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了使本技術領域的技術人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1、圖2、圖3和圖4，圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種航炮緩沖控制方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置的結構框圖；圖3為本發(fā)明實施例所提供的一種航炮緩沖控制裝置中炮身尾部的結構圖；圖4為航炮的后坐力與后坐位移曲線圖。

本發(fā)明提供的一種航炮緩沖控制方法，如說明書附圖1所示，包括：

s1、根據(jù)設于航炮后座的磁流變阻尼器得到粘滯阻尼系數(shù)c0和儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0，并根據(jù)套設于所述磁流變阻尼器四周的彈簧得到彈簧剛度k；

s2、根據(jù)設于航炮的導桿的加速度傳感器所檢測到的加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x；

s3、通過預設的后坐合力fb、所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；其中，為正負符號標志，后坐過程為正，復位過程為負；

s4、根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器。

首先如說明書附圖3所示，本發(fā)明采用磁流變阻尼器2外加連接工裝的方式的設置方式，由兩個緩沖裝置分別安裝在航炮炮身兩側。加速度傳感器1安裝在導桿頂部，滑動支撐導桿4通過限位螺栓限位。緩沖裝置包括磁流變阻尼器2與鋼彈簧3；也即通過兩個磁流變阻尼器2加鋼彈簧3并聯(lián)的方式代替航炮系統(tǒng)原有的不帶后坐阻尼的緩沖裝置。當系統(tǒng)后坐和復進時，鋼彈簧3提供后坐剛度和復進的動力，以滿足系統(tǒng)的后坐位移和后坐力大小要求。磁流變阻尼器2的磁流變阻尼器根據(jù)阻尼力特性曲線提供阻尼力，其阻尼力大小由施加的工作電流控制。而工作電流可以通過施加的電壓變化量控制，從而達到所需要的阻尼力特性曲線。

而眾所周知，航炮單發(fā)射擊以及連發(fā)射擊精度要求航炮后坐緩沖裝置必須在較小的后坐行程下滿足后坐阻力最小。而后坐力所產(chǎn)生的總功用于抵消炮彈爆炸產(chǎn)生的能量，滿足以下公式：

從附圖4可以看出，當后坐位移一定時，fb為常數(shù)時，后坐力的峰值可以達到最小，因此需要通過控制可變的阻尼力保證后坐合力曲線近似為常數(shù)。

在步驟s1中，當磁流變阻尼器2與彈簧3的類似確定后，通過磁流變阻尼器2即可獲知磁流變阻尼器2的粘滯阻尼系數(shù)c0和儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0，通過彈簧3可以知曉彈簧剛度k；

在步驟s2中，通過加速度傳感器1所檢測到的加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x；

在步驟s3中，后坐合力與速度、位移、電流的關系式可為：

式中：fc為阻尼力與電流關系項；c0為粘滯阻尼系數(shù)；f0為蓄能器產(chǎn)生的力偏置項。x表示航炮炮身的位移。表示航炮炮身的速度，當數(shù)值為正時表示后坐過程，數(shù)值為負時表示復進過程。為正負符號標志，后坐過程為正，復位過程為負。由上述公式即可計算得到阻尼力與電流關系項fc；

在步驟s4中，針對不同類型的磁流變阻尼器2，其阻尼力與電流關系項fc與輸出電流值之間一一對應，且制成表格，現(xiàn)有技術中具有該表格，因此利用查表法即可獲知輸出電流值，從而對磁流變阻尼器2進行控制，以降低炮身后坐位移。

上述給出了炮身在后坐階段的控制方式，當炮身的速度方向發(fā)生變化，也即炮身進入復位階段時，可以采用如下方式進行控制。

當所述為負、且經(jīng)過預設時間時，利用預設的復位后坐合力fb¹、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k以及當前時刻的速度和當前時刻的位移x，并根據(jù)所述公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢能，以實現(xiàn)彈簧復位。

也就是說，當炮身的速度正負方向發(fā)生變化時，且經(jīng)過預設時間后，表面炮身進入復位階段，即鋼彈簧達到最大壓縮量后火炮進入復位階段，利用設定的復位后坐合力fb¹，儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、彈簧剛度k以及當前時刻的速度和當前時刻的位移x，并根據(jù)上述公式計算得到更新后的阻尼力與電流關系項fc；其中，復位后坐合力fb¹即為公式中的fb，也即更新后的fb，利用更新后的阻尼力與電流關系項fc查表得到對之對應的輸出電流值，利用彈簧的彈性勢達到復進的效果，并控制磁流變阻尼器消耗掉多余的彈性勢能，維持炮身振動穩(wěn)定性不至于過沖。

在上述過程中，可以利用加速度傳感器1判斷炮身的速度正負方向是否發(fā)生變化，從而觸發(fā)利用復位后坐合力fb¹計算得到更新后的阻尼力與電流關系項fc，并執(zhí)行后續(xù)的步驟。當然，如上文所述，后坐合力fb以及復位后坐合力fb¹均為定值，以減小炮身的后坐位移。

針對上述步驟s2，根據(jù)設于航炮的導桿的加速度傳感器所檢測到的加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x的步驟具體包括：

根據(jù)所述加速度值對時間進行積分得到所述速度根據(jù)所述速度與時間得到所述位移x。上述過程可以參考現(xiàn)有技術，本發(fā)明將不再贅述。

本發(fā)明還公開了一種航炮緩沖控制裝置，如說明書附圖2所示，包括：

加速度傳感器1：用于檢測航炮炮身的加速度值；

與所述加速度傳感器1相連的信號調理單元600：用于根據(jù)所述加速度值計算得到航炮炮身的速度和位移x；

與所述信號調理單元600相連的運算控制單元400：用于根據(jù)設于航炮后座的磁流變阻尼器2的粘滯阻尼系數(shù)c0和儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、套設于磁流變阻尼器四周的彈簧3的彈簧剛度k、預設的后坐合力fb、所述速度和所述位移x，并根據(jù)公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；其中，為正負符號標志，后坐過程為正，復位過程為負；并根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc得到其所對應的輸出電流值；

設于所述運算控制單元400與所述磁流變阻尼器2之間的功率輸出單元500：用于根據(jù)所述輸出電流值對所述磁流變阻尼器2輸出電流。

優(yōu)選地，還包括：

復位控制器：用于當所述為負、且經(jīng)過預設時間時，利用預設的復位后坐合力fb¹、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k以及當前時刻的速度和當前時刻的位移x，并根據(jù)所述公式計算得到阻尼力與電流關系項fc；

根據(jù)所述阻尼力與電流關系項fc通過查表得到其所對應的輸出電流值，并將所述輸出電流值施加于磁流變阻尼器，用以供磁流變阻尼器吸收剩余的彈性勢能，以實現(xiàn)彈簧復位。

優(yōu)選地，還包括與所述運算控制單元400相連的上位控制系統(tǒng)100：用于將所述粘滯阻尼系數(shù)c0、所述儲能器產(chǎn)生的力偏置項f0、所述彈簧剛度k、所述預設的后坐合力fb以及復位后坐合力fb¹輸出至所述運算控制單元。

優(yōu)選地，所述運算控制單元400與所述上位控制系統(tǒng)100之間具有通訊單元200。

優(yōu)選地，還包括用以對所述通訊單元200、所述運算控制單元400、所述功率輸出單元500和所述信號調理單元600提供電能的電源單元300。

需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二之類的關系術語僅僅用來將一個實體與另外幾個實體區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體之間存在任何這種實際的關系或者順序。

以上對本發(fā)明所提供的航炮緩沖控制方法及裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。