多管火箭发射动力学建模与PID主动控制

发布时间：2021-09-19 12:34

　　多管火箭射击过程中,火箭弹碰撞和燃气流冲击力的作用会引起多管火箭俯仰角和回转角较大幅度的振动,这种大幅度振动会造成结构的疲劳,缩短使用寿命。更重要的是,如果振动衰减缓慢,俯仰机构和回转机构在每一发火箭弹射击时刻就会出现角偏差,从而引起较大的火箭弹散布。针对上述问题,建立了多管火箭弹炮一体化非线性动力学模型,在此基础上研究PID主动控制。接着,对多管火箭发射动力学控制进行数值仿真研究。无控与有控仿真结果表明,多管火箭动力学PID主动控制有效降低了射击过程中多管火箭的振动及射击偏差,提高了多管火箭射击密集度。 

【文章来源】：振动工程学报. 2020,33(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

某新型多管火箭工程实物图

为了描述系统各连接点的位置与方位，在每个连接点指定一个右手笛卡尔坐标系，例如图3中的输入点I1。每个连接点在全局惯性系oxyz的空间位置和方位分别由坐标x,y,z和描述绕惯性坐标系各轴连续转动的空间三轴角θ1，θ2，θ3确定。空间三轴角定义了从连体系到惯性系的坐标变换矩阵，即所谓的方向余弦矩阵。根据空间运动刚体相继转动法可以得出用空间三轴角表示的空间运动刚体方向余弦矩阵为式中Ax,Ay,Az分别为绕x,y,z三个坐标轴旋转的矩阵

由图2可知，多管火箭动力学模型中，车体19为多端输入一端输出刚体，其余体元件均为一端输入一端输出刚体，不失一般性，以多端输入一端输出空间运动刚体为例，如图3所示。图中oxyz为全局惯性坐标系，I1ξI1ηI1ζI1为空间运动刚体1号输入点处的连体坐标系，IjξIjηIjζIj(j=2,3，…，N）为空间运动刚体j号输入点处的连体坐标系，其中N为刚体输入端个数，OξOηOζO为空间运动刚体输出点处的连体坐标系。刚体本身的结构与动力学参数，如质心坐标、输出点相对于输入点的坐标、转动惯量等参数，都在刚体1号输入点连体坐标系I1ξI1ηI1ζI1中进行表示。用珗rI1 P表示刚体上的点P相对于1号输入点I1的位置矢量，其在全局惯性坐标系oxyz和刚体输入端连体坐标系I1ξI1ηI1ζI1中的投影分别记为rI1 P和lI1 P,rP表示刚体上的点P在全局惯性坐标系中的位置矢量在全局惯性坐标系oxyz中的投影。空间运动刚体的姿态用刚体输入端连体坐标系I1ξI1ηI1ζI1在全局惯性坐标系oxyz中的姿态来表示，其方向余弦矩阵用AI1来表示，其角速度矢量用ω珗I1来表示。输入端连体坐标系I1ξI1ηI1ζI1角速度矢量在全局惯性坐标系oxyz和刚体输入端连体坐标系I1ξI1ηI1ζI1中的投影分别记为ΩI1和ωI1。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于多体系统传递矩阵法的多管火箭定向器振动控制[J]. 展志焕,芮筱亭,王国平,杨富锋,贺军义.  力学学报. 2010(03)
[4]多管火箭起始扰动控制研究[J]. 杨富锋,芮筱亭,王强,王国平.  南京理工大学学报(自然科学版). 2010(01)
[5]防空多管火箭炮交流位置伺服系统的控制策略[J]. 朱玉川,马大为,李志刚,许寿彭.  兵工自动化. 2006(04)
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[10]车载火箭被动控制研究[J]. 陈璧辉.  兵工学报. 1992(03)

硕士论文
[1]某火箭武器抗干扰位置随动系统控制研究[D]. 张同杰.南京理工大学 2017



本文编号：3401623