[发明专利]一种坦克行进间发射的不确定性分析方法

说明书

本发明提供了一种坦克行进间发射的不确定性分析方法，首先建立行进间坦克系统的刚柔耦合发射动力学模型；然后建立相应不确定参数的参数化模型，通过这种计算方法获得不同参数下的炮口响应；最后创建以炮口响应为优化指标的不确定性分析方法，通过这种优化方法获得的总体参数能够有效地减小炮口扰动，从而提高射击精度。本发明设计的坦克不确定性分析方法，对于复杂运动机构的不确定性分析及优化问题具有普适性，能够在兵器科学领域得到更为广泛的应用。

技术领域

本发明涉及坦克的设计和控制技术，尤其是坦克的动力学问题分析。

背景技术

坦克作为一种能够自主行驶，并具有一定防护能力和较强火力的武器系统，其地位和作用在现代战争中日益突出。坦克作为当前陆战装甲车辆的主力，有着强大的直射火力、越野机动作战以及坚固防护能力，主要用于与敌方坦克和其它装甲车辆作战，也可以压制、消灭反坦克武器，摧毁野战工事，歼灭有生力量。随着科学技术的不断发展，坦克行进间射击精度受到越来越多的关注，以追求更好的火力打击效能。

长期以来，对于运动机构的动力学问题一般主要用结合工程实际的理论计算及试验验证的方法进行研究。这种传统方法需要依托于巨大的试验计算量，单纯依赖锻炼炮手的瞄准能力，无法对于坦克结构设计及精度提高提供合理可行的指导意见。

随着计算机虚拟样机技术的发展，运用多体动力学仿真软件分析复杂运动机构动力学问题已成为常用且可靠的途径。但是在坦克行进间发射过程中，存在大量的不确定性因素，对于坦克这类复杂的强非线性多体系统，微小的参数变化可能导致响应的巨大变化。此时常用的确定性仿真计算是不可行的。全局灵敏度方法(重要性测度)被用来衡量输入变量不确定性对工程设计中所感兴趣的输出性能统计特征的贡献程度。但是实际操作过程中存在如下不足：

一是不仅要求动力学分析过程要进行复杂的约束设置、网格设置和计算需求设置，还要在结果后处理过程中手动提取相关单元结点的力学响应量，这些操作是相对繁杂且容易出错的。

二是灵敏度分析时需要输出变量对输入变量的极限状态函数，需要用具体方程描述它们的关系。由于坦克系统是一个复杂的运动机构，相关的不确定参数与响应之间的对应关系无法确定。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种行进间坦克的不确定性分析方法，首先建立行进间坦克系统的刚柔耦合发射动力学模型；然后建立相应不确定参数的参数化模型，通过这种计算方法获得不同参数下的炮口响应；最后创建以炮口响应为优化指标的不确定性分析方法，通过这种优化方法获得的总体参数能够有效地减小炮口扰动，从而提高射击精度。本发明设计的坦克不确定性分析方法，对于复杂运动机构的不确定性分析及优化问题具有普适性，能够在兵器科学领域得到更为广泛的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)创建坦克系统不确定设计变量的初始样本空间；

(2)对坦克的行进间发射过程进行不确定性分析；

(3)建立基于发射动力学的坦克刚柔耦合参数化模型，将坦克身管在Patran中柔性化导入Adams中，对设计变量进行参数化；

(4)在Adams中进行多体动力学仿真，对坦克系统进行一次行进间发射，计算得到炮口垂直、水平方向的角位移，将这两个方向的炮口角位移作为目标响应；

(5)将不确定设计变量的初始样本空间代入步骤(4)的多体动力学仿真中，获得炮口目标响应区间；初始样本空间和目标响应区间共同构成行进间坦克隐式问题的初始Kriging代理模型；

(6)利用初始Kriging代理模型进行可靠性灵敏度计算。