精密火工品壓藥設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)及氣動壓力機控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、火工品是武器、彈藥和其他爆炸、燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。壓藥是火工品生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，壓藥壓力，加壓速度，壓力精度和保壓時間等參數(shù)影響火工品生產(chǎn)質(zhì)量。研制出生產(chǎn)效率高，可靠性好的火工品生產(chǎn)工藝和設(shè)備對提高我國火工品生產(chǎn)能力和生產(chǎn)水平具有非常重要的意義。
　　本課題來源于航天科技集團川南機械廠精密壓藥機項目，研究對象為不同系列的兩臺壓藥機，包括壓力精度較高的電動壓藥機和精度相對較低的氣動壓藥機。對火工品壓藥設(shè)備壓藥工藝的關(guān)鍵技術(shù)和氣動壓藥機

2、整體系統(tǒng)特別是控制系統(tǒng)進行了深入研究，完成了以下工作：
　　(1)研究了火工品藥劑的力學(xué)特性。使用線性緩沖器改善火工品藥劑在壓藥過程中存在的非線性和蠕變特性。研究了不同緩沖器的性能特點，論證了使用O形線性緩沖器的合理性和必要性。
　　(2)建立了O形緩沖器有限元力學(xué)分析模型，在有限元分析軟件ANSYS中對不同幾何尺寸的O形緩沖器的靜載強度和屈服極限做數(shù)值分析，得到緩沖器幾何尺寸與緩沖器剛度之間的定量關(guān)系，并使用TableCu

3、rve3D軟件對結(jié)果做數(shù)值擬合，得到緩沖器幾何尺寸與緩沖器剛度之間的擬合公式。公式表明，增加 O形線性緩沖器剛度的最有效方法是增加緩沖器壁厚，而不是增加緩沖器寬度或減少緩沖器外直徑。在此基礎(chǔ)上按照相應(yīng)尺寸制造出了緩沖器實物并設(shè)計了求取緩沖器屈服極限的實驗。對比有限元仿真結(jié)果與試驗結(jié)果，兩者吻合較好，證明了有限元方法的有效性。實際使用結(jié)果顯示，O形彈簧緩沖器可以有效吸收沖擊載荷，改善系統(tǒng)的非線性特性，提高壓力控制精度。
　　(3)針

4、對另一種對壓力要求精度較低的場合，從系統(tǒng)性能需求出發(fā)，分析并設(shè)計了氣動壓力機的系統(tǒng)特別是控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計控制系統(tǒng)軟件。
　　(4)以氣動壓力機為實驗平臺，進行了基于開環(huán)階躍響應(yīng)的過程控制實驗，獲取了大量實驗數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)的廣義開環(huán)傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型。依據(jù)不同的控制要求，使用經(jīng)典控制理論的控制系統(tǒng)優(yōu)化方法，即超前-滯后校正方法和PID調(diào)節(jié)，對控制系統(tǒng)做相關(guān)校正，求取了校正參數(shù)，得到了校正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。使用Mat