多管火箭武器具有成本低、威力大、射速快、机动性好，容易在短时间内大面积地形成强大火力密度等战术特点，使世界各军事强国对多管火箭武器极为重视，而提高射击精度是各国追求的共同目标之一。多管火箭射击精度包括射击准确度和射击密集度。多管火箭的武器系统的固有力学特性和各种随机性因素是影响射击密集度的主要因素。任何多管火箭的动态特性对于射击精度的影响，都是通过火箭弹的起始扰动来反映。

多管火箭射击精度差是一直以来制约作战效能的瓶颈，射击精度差的原因是火箭弹的起始扰动严重影响多管火箭的射击精度。由于火箭弹出炮口时的抗干扰能力差，主动段内的推力偏心、质量偏心、动不平衡、阵风等扰动因素对火箭弹落点散布的影响很大。而在主动段内对火箭姿势实施简易制导控制，抑制并快速衰减定向器的振动，用减小火箭弹起始扰动的方法来提高提高射击密集度与精度的方式，已成为多管火箭武器的重要发展方向之一[1,2]。

1.2国内外研究现状

1.2.1 多管火箭的现状及发展趋势

1.2.2 多管火箭定向器振动控制研究现状

1.3  研究意义

火箭炮定向器的振动等因素造成的多管火箭的起始扰动并且很大程度上影响了多管火箭的射击精度，控制多管火箭炮定向器的起始扰动是提高多管火箭精度的重要途径之一。如何低成本提高多管火箭精度是我国武器研制一直追求的目标。但是多管火箭炮振动对多管火箭起始扰动和射击精度影响较大，建立控制多管火箭振动提高其射击精度的方法是低成本提高多管火箭精度的重要途径之一。本课题应用多体系统传递矩阵法建立多管火箭动力学模型，建立了多管火箭动力学控制策略设计方法，为控制多管火箭振动提供技术手段，并分析诸如PID控制、LQR控制等不同控制律对多管火箭振动控制的效果，为设计多管火箭定向器振动控制律提供技术支撑。有效提高了射击精度与射击密集度，对多管火箭提高战斗性能具有重要意义。

1.4  本文所做的工作

a）建立多管火箭系统动力学模型，为了降低动力学模型的复杂程度，便于控制律设计，又建立了简化多管火箭系统动力学模型。

b）研究动力学模型在无控制状态下的固有频率以及动力响应，在此基础上对模型进行控制律和控制器的设计，并对其进行数值仿真，将数值仿真的结果加以对比，比较不同控制律的控制效果。

c）通过对简化动力学模型作LQR,PID控制数值仿真，分析LQR，PID控制对多管火箭定向器振动的控制效果。文献综述

2  多管火箭动力学模型

2.1  多体系统传递矩阵法简介

多体系统传递矩阵法[11]是用传递矩阵研究多体系统动力学的方法，其研究对象是以各种方式相联接的多个物体组成的多体系统。多体系统是兵器、航空、航天、机器人、机械行业中大量存在和普遍采用的动力学模型。线性多体系统传递矩阵法解决线性多体系统振动特性、正交性、动力响应等问题。多体系统离散时间传递矩阵法解决时变、非线性、大运动、受控一般多体系统动力学问题。

多体系统传递矩阵法的总体思路是：首先“化整为零”，把复杂的多体系统“分割”成若干个元件，将各元件的力学特性用矩阵表示，就像建造大楼的“砖块”，可实现建立好元件的传递矩阵库，用这些砖块“拼装成系统”，建成“大楼”。对链式系统，系统的“拼装”仅相当于这些矩阵相乘，即可求出系统的总传递方程和总传递矩阵。论文网