炮控系统性能设计的主要内容与步骤

对于一种武器控制系统，瞄准速度（最小、最大、跃进）是通常意义上的炮控系统的主要质量指标。但因坦克自主机动与远距离直射的特点，坦克炮控系统增加稳定精度质量指标，此值反映武器角位置接近相对目标规定位置的程度。因此，通常同时要求炮控系统具有较高的稳定精度和更快的瞄准速度，但工程实践和武器系统造价均不容许单纯为了追求高性能而盲目选用各种高性能的部件，而是应当根据现有的制造水平、工艺水平和性价比构建一个系统。炮控系统的性能设计工作主要包括两个部分，即稳态设计和动态补偿设计，分别对应炮控系统的静态与动态性能指标。系统的动态和稳态设计都是理论计算，而后形成一个相对完整的设计方案，从而指导工程实践的进行。系统的实际电路和各种参数均是在这个方案的基础上实验和调试得出的。

系统设计的主要内容和步骤如下：

（1）总体方案初步制订

武器系统的研制均具有一定的继承性，是一个逐步发展、递进的过程。各国坦克炮控系统均采用稳定系统和随动系统一体化的主体结构，这种冗余的设计，显著增强了系统的可靠性和使用能力。对于稳定部件，常采用陀螺仪；对于随动系统，有电液式和电动式，并趋向于发展交流伺服系统；对于控制方式，趋向于采用复合控制的数字式控制系统；对于系统的结构与组成，则趋向于总线式和集成化，尤其在进行部件设计时，功能的集成有助于减少部件数量，便于后期维护保养。在研制一个新型系统时，这些问题都是首先要考虑与解决的，并要在系统的初步设计方案中明确。

（2）系统的稳态设计

初步方案只是一个粗略的轮廓，系统的稳态设计是整体系统设计的重点工作，是要将系统的各部分具体化，确定系统的各个组成部分及型号规格与具体参数。设计过程中，首先要进行系统的负载分析，从而明确系统的机械传动机构及执行电动机。其中，机械强度计算是第一位的，炮塔在水平向高速运动和制动时，座圈齿需要提供可靠的安全强度，由此也限定了炮塔最大转动速度。电气方面的重点工作是进行执行电动机功率与过载能力验算，垂直向还需考虑火炮射击时产生的后坐-复进影响。其次是选择与设计驱动执行部件的功率放大装置。坦克炮控系统通常要同时设计电动机放大装置与液压放大装置。再次，根据稳定精度与检测精度的需要，确定陀螺仪、旋转变压器、测速发电机等装置的信号规格及具体参数。最后，根据已确定的执行电动机、液压驱动系统、功率放大装置和稳定装置，设计信号放大器、信号控制与转换电路等。在设计各元、部件之间的接口电路时，要注意阻抗的匹配、饱和界限、分辨率、供电方式和接地方式。同时，也要考虑必要的屏蔽、保护、滤波等抗干扰措施及可靠性、测试性和维修性等因素。

（3）建立系统的动态数学模型

经过稳态设计，系统的主要组成部分就已确定。稳态设计的依据是系统的功能和稳态性能指标，但具体的系统动态性能指标仍需要进一步详细设计，因此，需要对稳态设计所确定的系统进行动态设计、定量计算、计算机虚拟实验与验证，建立它的动态数学模型，至少是相对简化的数学模型。(www.xing528.com)

（4）系统的动态设计

首先，需要根据武器功能需要与被控对象的特点，量化与分配具体的动态性能指标；其次，结合已经确定的系统数学模型，进行动态设计，确定系统校正方式及具体的电路和参数；最后，设计各校正电路与系统之间的接口方式并优化校正网络，使校正后的系统能满足整个火控系统的动态性能指标要求。同时，完善电源和其他辅助线路设计。目前，对炮控系统进行补偿的方法很多，常用的有串联补偿、反馈补偿、前馈补偿、选择性反馈补偿等。非线性补偿已有应用在炮控系统之中，并取得了良好的应用效果。

（5）系统的仿真实验

根据校正后系统的数学模型进行仿真，以检验各种工作状态下系统的性能，以便发现问题，及时予以调整。

（6）系统的工程实践

在具体工程实践时，需要反复进行系统调试实验，调整各校正网络的动态参数，必要时，还要修正主回路的结构组成。