目前绝大多数的坦克炮控系统是水平向的电机放大机直流电动机系统，高低分系统是电液系统。全电炮控系统不但没有上述缺点，还可进行自诊断，预先维修工作量小，维修时更换的器件少，仓库取出后便可立即装车使用，因而，世界各国都努力将液压系统改进成电力传动控制系统，使坦克炮控系统成为全电炮控系统。......
2023-06-24
全电装置可靠性优化方案
【摘要】：早期的电传动技术没有达到大规模应用的水平，其原因主要包括：电传动装置的体积和质量大。电传动装置的能量效率差。现有的全电坦克炮控系统均采用电流环、速度环和位置环的三环结构。电动机的测速传感器得到的反馈速度和给定速度构成速度环，陀螺测量的反馈位置和操纵台设定的给定位置构成位置环。图2.1全电炮控系统组成原理框图
近年，由于交流发电机、输配电等技术的飞跃发展，使得电传动技术在坦克上的应用具有了合理性。
早期的电传动技术没有达到大规模应用的水平，其原因主要包括：
（1）电传动装置的体积和质量大。
（2）电传动装置的能量效率差。经过精细加工的机械式变速箱，动力损失可以降低，但对电传动来说，发电、输电、驱动等各个环节，动力损失不可避免。
（3）早期的电传动坦克，车辆的操纵采用控制直流电动机转速的方式，为此需要在电路中加入可变电阻，这样会使一部分电能变为热量而消耗掉，不仅损失了能量，还产生了散热等问题。
（4）当发电机效率变差时，为了进行电能再分配，需要有复杂的电路来保证。此外，还应该使电动机接收的电能不超过规定的最大发电能力，这也是一个技术难题。
进入20世纪80年代，与电传动相关的技术取得了长足的进步，使得电传动装置效率有所提高，并不比机械传动装置的效率低，而且坦克的各个独立系统都与电能发生联系，比起单纯的电传动坦克要更加合理，使全电坦克炮控系统的研制成为可能。
现有的全电坦克炮控系统均采用电流环、速度环和位置环的三环结构。全电炮控系统[28-31]由操纵台、伺服控制箱、配电盒、高精度方向机、方位电动机、滚珠丝杠传动机构、高低电动机、炮控电气系统电路和陀螺仪等组成。全电炮控系统原理框图如图2.1所示。系统工作大概过程是：上位机和人员操纵台均可调炮，但在任意时刻只能有一个起作用，它的切换由上位机决定。操纵台设定给定速度，经数字积分后得到给定位置参量，该位置参量与速率陀螺的速度反馈信号积分得到反馈位置，同时相减得到位置差；给定速度、反馈速度和位置差经过调节器运算后得到给定电流；空间矢量PWM波形发生器构成电流调节器产生PWM波形，PWM波形送至功率变换单元，产生三相交流电来驱动方位电动机，最终转化为火炮的旋转运动。电动机的测速传感器得到的反馈速度和给定速度构成速度环，陀螺测量的反馈位置和操纵台设定的给定位置构成位置环。在这种结构中，由于存在速度环，故可以扩大调速范围、降低精瞄速度、提高瞄准精度，实现较好的控制效果。炮控系统是火控系统的末端，虽然许多新技术在控制主线前端的应用可明显提高系统的性能，但它们在控制精度乃至系统反应速度上的效果，最终由末端上炮控系统的控制效果来体现。而我国现装备坦克火控系统的性能正是受限于炮控系统的发展，如何进一步提高炮控系统的性能是我国急需解决的难题。
图2.1 全电炮控系统组成原理框图
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