LQR振动控制的独立模态空间控制方法设计

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摘要为了减小多管火箭在发射过程中定向管振动对火箭弹起始扰动的影响，在考虑多管火箭的起始扰动的基础上，基于多体系统传递矩阵法，建立多管火箭动力学控制模型。介绍基于独立模态空间控制理论的动力学控制方法。运用独立模态空间控制方法，在模态空间下对低阶模态设计LQR最优控制器对多管火箭振动进行控制，并建立仿真系统。对仿真结果进行分析，表明控制器设计能明显的抑制多管火箭起始扰动的振动响应，提高射击精度。为控制多管火箭振动提高射击精度提供技术手段。64264

毕业论文关键词多管火箭多体系统传递矩阵法独立模态空间控制法 LQR

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design of independent modal space control of vibration control

Abstract

In order to reduce the influence on the multiple launcher rocket system caused by the vibration of directional tube, the dynamics control model of multiple launcher rocket system is established based on the transfer matrix method for multi-body systems. Dynamics control methods which are controlled by independent model-space are introduced. LQR optimal controller is designed to control vibration of multiple launcher rocket system in model space by using independent model space control method, and simulation system is established. By analyzing the results of the simulation, it shows that the controller design can significantly inhibit thematic-barrel rocket vibration and improve the firing accuracy and dispersion. Technical means are provided to improve the firing accuracy when controlling vibration of multiple launcher rocket system.

Keywords multiple launcher rocket system transfer matrix method for multibody system independent modal space control method LQR

1 引言 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究状况 2

1.3 本文主要研究内容 3

2 系统建模 4

2.1 多管火箭发射动力学简化模型 5

2.2 各部件传递矩阵和传递方程 6

2.3 多管火箭体动力学方程 11

3 定向器振动控制 15

3.1 独立模态空间控制设计 15

3.2 最优控制法 18

3.3 极点配置法 19

4 仿真算例 22

4.1 系统无控动力响应 22

4.2 独立模态空间控制下的LQR控制器设计 27

结论 29

致谢 30

参考文献 31

1 引言

1.1 研究背景

1.1.1 多管火箭

多管火箭能对敌方进行面打击，在瞬时提供强大的火力输出。作为突击武器，多管火箭具有射速快，射程远，机动性好等优点，高射击精度是其追求的目标之一[1,2]。射击精度是多管火箭作战性能指标之一，然而火箭弹存在起始扰动及定向振动，影响了射击精度，制约了多管火箭作战性能。针对这一问题，美国，俄罗斯，英国等采用简易制导火箭[3]。然而简易制导火箭亦有其问题，首先，简易制导火箭成本较高，其次，控制系统占用火箭弹质量和空间，影响火箭装药量与射程，且简易制导火箭无法根本上改变起始扰动对射击精度的影响。