一种炮口振动抑制方法及装置与流程

本发明涉及一种炮口振动抑制方法及装置，属于中大口径炮筒的随动系统控制。

背景技术：

1、中大口径炮筒装备体积重量大、炮口动能高，而弹丸出炮口瞬时引起的炮口振动幅值大、衰减时间长，直接影响着装备射速和射击精度。

2、中大口径身管武器发射过程是：为弹丸赋予初速，弹丸获取到初速度后迅速脱离中大口径身管武器，达到目标点。根据发射动力学理论，由于弹丸短时间产生极大速度，使得发射系统在发射过程中将会在短时间内受到巨大的载荷冲击。大口径身管在发射过程中受到诸多外力(例如炮膛合力、后座复进力、弹丸重力)和自身重力等作用下，会使身管产生轴向、横向振动从而降低射击精度，影响发射率。现有的振动抑制策略基于随动系统中的pid控制器和瞄准传动装置可实现，主要方法步骤为射击时随动系统pid控制器通过瞄准传动装置对该身管施加外部的大阻尼能量，进而加快振动周期的衰减以及加快降低振幅，该方法虽然能够有效的抑制炮口的振动状态，但抑制振动的时间比较长，而当前的炮连发时相邻射击时间间隔比较短，进而振动抑制的时长超过相邻炮射击时间间隔，这就导致了下一炮射击时，炮口仍然会受到上一次射击的影响处于振动状态，进而影响射击精度，因此该炮口的振动抑制方法对于高射速连发炮并不适用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供炮口振动抑制方法及装置，用以解决连发时下一发发射时炮口仍处于振动状态导致的炮口扰动大、射击精度不高的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种炮口振动抑制方法，包括以下步骤：

4、当收到射击指令后，记录射击时刻的火控射角指令、弹药质量、射击能量，将所述的火控射角指令中的射角、弹药质量、射击能量输入至训练好的预测模型中，得到该火控射角指令对应的预测炮口振动曲线；

5、根据预测的炮口振动曲线确定炮口振动抑制指令，根据炮口振动抑制指令控制被控对象，以实现对当前火控射角指令射击后导致的振动进行抑制，所述被控对象为炮筒；

6、所述的预测模型采用基于时间序列的深度学习模型；所述预测模型在训练时采用的数据集包括炮筒的弹药质量、炮筒定角射击下的射角、射击能量以及对应的炮口振动曲线。

7、进一步地，所述的炮口振动抑制指令为与预测炮口振动曲线的振动周期相等、幅值相等且幅值方向相反的振动曲线。

8、进一步地，时间序列预测模型为长期短期记忆深度网络模型。

9、进一步地，预测模型训练时采用的误差函数的计算表达式为：

10、

11、式中，mse为误差函数，yk为第k个实际值，为第k个预测值，k为预测值的总数量。

12、进一步地，所述数据集中的数据为标准化处理后的数据。

13、进一步地，该方法还包括射击前的跟瞄阶段，该阶段实现过程为：实时获取被控对象的火控射角指令以及当前被控对象的射角位置，根据当前被控对象的射角位置和火控射角指令得到位置指令，根据所述位置指令控制被控对象。

14、进一步地，该方法还包括对抑制振动后的跟瞄阶段，该阶段的实现步骤为：实时获取被控对象的火控射角指令以及当前被控对象的射角位置，根据当前被控对象的射角位置和火控射角指令得到位置指令，根据所述位置指令控制被控对象。

15、有益效果：本发明的炮口振动抑制方法，基于现有的振动抑制方法做出进一步改进，本发明基于预测模型预测出炮口振动曲线，根据炮口振动曲线形成能够反向使能的炮口振动抑制指令，根据炮口振动抑制指令即可进行振动抑制，以实现连发时对当前火控射角指令射击后导致的振动进行抑制，该方法能够抑制掉极大部分的振动能量，从而炮口振动幅值得到更快衰减、炮口振动总时间得到更快缩短；在保持中大口径炮射速不变的条件下，连发时下一次发射瞬时炮口处于无振动状态，避免炮口振动带来初始扰动和影响射击精度问题。

16、本发明的一种炮口振动抑制装置，包括通信连接的数据处理模块和控制器，所述数据处理模块用于在接收到射击指令后，根据当前射击时刻的火控射角指令、弹药质量、射击能量数据得到预测炮口振动曲线，根据预测的炮口振动曲线形成炮口振动抑制指令；所述控制器用于接收数据处理模块的炮口振动抑制指令，根据所述炮口振动抑制指令用于控制炮筒，以实现对当前火控射角指令射击后导致的振动进行抑制；所述数据处理模块采用预测模型生成预测炮口振动曲线，所述的预测模型采用基于时间序列的深度学习模型；所述预测模型在训练时采用的数据集包括炮筒的弹药质量、炮筒定角射击下的射角、射击能量以及对应的炮口振动曲线。

17、进一步地，所述预测模型为训练好的长期短期记忆深度网络模型。

18、进一步地，所述的炮口振动抑制指令为与预测炮口振动曲线的振动周期相等、幅值相等且幅值方向相反的振动曲线。

19、有益效果：本发明的炮口振动抑制装置，通过数据处理模块、控制器、能够较好的实现一种炮口振动抑制方法，抑制掉极大部分的振动能量，从而炮口振动幅值得到更快衰减、炮口振动总时间得到更快缩短；在保持中大口径炮射速不变的条件下，连发时下一次发射瞬时炮口处于无振动状态，避免炮口振动带来初始扰动和影响射击精度问题。

技术特征：

1.一种炮口振动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的炮口振动抑制方法，其特征在于，所述的炮口振动抑制指令为与预测炮口振动曲线的振动周期相等、幅值相等且幅值方向相反的振动曲线。

3.根据权利要求1所述的炮口振动抑制方法，其特征在于，时间序列预测模型为长期短期记忆深度网络模型。

4.根据权利要求3所述的炮口振动抑制方法，其特征在于，预测模型训练时采用的误差函数的计算表达式为：

5.根据权利要求1或3所述的炮口振动抑制方法，其特征在于，所述数据集中的数据为标准化处理后的数据。

6.根据权利要求1所述的炮口振动抑制方法，其特征在于，该方法还包括射击前的跟瞄阶段，该阶段实现过程为：实时获取被控对象的火控射角指令以及当前被控对象的射角位置，根据当前被控对象的射角位置和火控射角指令得到位置指令，根据所述位置指令控制被控对象。

7.根据权利要求1所述的炮口振动抑制方法，其特征在于，该方法还包括对抑制振动后的跟瞄阶段，该阶段的实现步骤为：实时获取被控对象的火控射角指令以及当前被控对象的射角位置，根据当前被控对象的射角位置和火控射角指令得到位置指令，根据所述位置指令控制被控对象。

8.一种炮口振动抑制装置，其特征在于，包括通信连接的数据处理模块和控制器，所述数据处理模块用于在接收到射击指令后，根据当前射击时刻的火控射角指令、弹药质量、射击能量数据得到预测炮口振动曲线，根据预测的炮口振动曲线形成炮口振动抑制指令；所述控制器用于接收数据处理模块的炮口振动抑制指令，根据所述炮口振动抑制指令用于控制炮筒，以实现对当前火控射角指令射击后导致的振动进行抑制；所述数据处理模块采用预测模型生成预测炮口振动曲线，所述的预测模型采用基于时间序列的深度学习模型；所述预测模型在训练时采用的数据集包括炮筒的弹药质量、炮筒定角射击下的射角、射击能量以及对应的炮口振动曲线。

9.根据权利要求8所述的炮口振动抑制装置，其特征在于，所述预测模型为训练好的长期短期记忆深度网络模型。

10.根据权利要求8所述的炮口振动抑制装置，其特征在于，所述的炮口振动抑制指令为与预测炮口振动曲线的振动周期相等、幅值相等且幅值方向相反的振动曲线。

技术总结本发明涉及一种炮口振动抑制方法及装置，属于中大口径炮筒的随动系统控制技术领域。当收到射击指令后，记录射击时刻的火控射角指令、弹药质量、射击能量，将所述的火控射角指令、弹药质量、射击能量输入至训练好的预测模型中，得到预测炮口振动曲线，根据预测的炮口振动曲线确定炮口振动抑制指令，根据炮口振动抑制指令控制被控对象，以实现对当前火控射角指令射击后导致的振动进行抑制，本方法能够抑制本次发射后的振动干扰，提高射击精度。技术研发人员：李鹏飞,邱群先,王丹峰,许俊,高博,赵玺受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一三研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/30