ADAMS火炮高低控制系统设计仿真+文献综述(2)
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文的研究内容和方法
本文通过对某型火炮高低控制系统进行MATLAB和ADAMS联合仿真来开展以下研究：
（1） 由Solidworks建立火炮高低系统的三文模型；
（2） 在ADAMS中建立虚拟样机仿真模型；
（3） 联合MATLAB建立联合仿真模型；
（4） 对高低控制系统输入阶跃信号进行联合仿真，得到合理的控制参数；
本文的主要研究方法包括：
（1） 通过查找分析相关文献资料，理解并掌握火炮高低控制的基本结构和原理，为计算机建模和比较分析做好准备。
（2） 利用两个软件实现控制联合仿真。首先ADAMS建立联合仿真系统的机械模型并添加外部载荷及约束，然后MATLAB/Simulink建立联合仿真系统的控制部分，ADAMS/Controls(控制模块)将两者连接起来，利用MAILAB/Simulink的控制输出来驱动机械模型，并将ADAMS中机械模型的角度、角速度等输出反馈给控制模型，实现在控制系统软件环境下进行交互式仿真，还可以在ADAMS/view或ADAMS/solver中观察仿真结果[8]。
2 火炮高低控制系统设计
2.1 火炮高低控制系统工作原理
（1）当高低控制系统处于平衡状态，此刻有 ，它们所产生的偏差电压 ， ，这时执行电机不动，火炮也不动。此平衡状态下对应的偏差为零。
（2）当高地控制系统的输入量 和输出量 之间存在误差时，此刻存在角度差 ， 及 也不为零，其中 极性决定电机的旋转方向，这时执行电机就带动负载转动，这样角度差 就逐渐减小。当 时， ， ，此刻执行电机就停止转动，火炮停止转动，高低控制系统处于协调状态[11]。
当输入轴不断地转动时，输出轴也就以一定的精确度不断地跟随输入轴转动，这样就可以实现火炮的自动跟踪。
事实上，上面所说的输入量 ，是火炮高低控制系统中代表雷达或指挥仪对射击目标瞄准时产生的射击诸元（包括方位角和射角两部分）；输出量 则是在火炮瞄准过程中传递给火炮受信仪的转角，它体现了射击诸元对应的方位角和射角的转角值。当雷达或指挥仪跟踪敌方瞄准时， 是一变量， 则始终向与 趋于相等的方向变化。该变化过程就是火炮的自动瞄准过程。当 时，表明火炮瞄准了目标。
2.2 火炮高低控制系统结构设计
Solidworks 的易学易用、功能强大和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三文CAD解决软件。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。SolidWorks还能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
本文利用SolidWorks软件建立了某火炮高低控制系统的简易三文实体模型（见图2.1），质心放在模型重心上，在机体模型偏后方2/3处，同时为了更好的观察仿真动态效果，把传动齿轮等比放大了100倍，工程图见附录。建立三文实体模型主要是为了虚拟样机构建实体，在装配过程中，将各个零件按照一定的关系组成装配体，然后按照装配关系进行组装。高低控制系统各零件工程图如附录所示。
图2.1 高低控制系统简易三文模型
2.3 火炮高低控制系统控制设计
MATLAB/Simulink[12]是用MATLAB建立的一种新型的图形建模工具，它是一个交互式操作的动态系统建模、分析、仿真集成一体的环境，免去了程序代码编程带来的繁琐与低效，它的出现使人们有可能考虑到许多以前不得不做简化假设的随机因素、非线性因素，从而大大地提高了人们对非线性随机动态系统的认知能力。由于被控对象的标准化和模块化，采用不同控制模块，可以对比不同的控制方法的优劣，从中选择最佳的控制算法[13]。