防空火箭炮系统发射动力学研究
发布时间：2023-04-27 23:45
本文以提高防空火箭炮的射击精度为出发点,进行了系统发射响应特性问题的研究。 根据车载防空火箭炮发射过程的物理特点,基于相对坐标系和广义递归算法研究了防空火箭炮多体系统动力学的建模理论和方法。依据防空火箭炮系统拓扑结构图形描述,应用递归算法计算了系统关于广义相对坐标的笛卡尔速度和力的偏微分,并例举了递归计算顺序。 用虚拟样机技术建立了系统的动力学模型,进行动力学仿真。分析提高火箭射击精度的措施,从减小初始扰动中间偏差的角度出发,应用多枚弹同时点火的发射方式,分析了可能的射序,并对比了射序的优劣,获得了一些有益的结论。提出了变间隔的发射方法,根据试验设计方法,采集动力学仿真结果的样本数据点,通过样本点构建近似模型,模拟射击间隔和初始扰动中间偏差之间的非线性近似关系,并将高精度近似模型与多岛遗传算法相结合,从而完成射击间隔的优化。近似模型方法可以显著减少优化计算成本,合理的变射击间隔能够有效提高射击密集度。 建立了车载防空火箭炮刚柔耦合发射动力学模型,考虑了定向管与车大梁的弹性变形。综合考虑模态缩减法和有限元节点法两种柔性体建模方法的优缺点,并根据车载防空火箭炮系统的自身结构特点,采用模态缩...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 发射动力学研究现状
1.2.2 多体仿真的现状和趋势
1.2.3 工程优化中的近似模型方法
1.2.4 现代优化理论
1.2.5 变结构系统动力学与控制研究现状
1.3 论文的主要研究工作
1.4 本章小结
2 基于相对坐标系和递归算法的多体系统动力学
2.1 引言
2.2 多刚体动力学广义递归算法
2.2.1 邻接刚体相对运动学递归关系
2.2.2 相对坐标系下的广义力递归关系
2.2.3 多刚体动力学方程和DAE解法
2.2.4 广义的递归算法
2.3 模态缩减法的多柔体动力学广义递归算法
2.3.1 两相邻柔性体的相对运动
2.3.2 多柔体动力学方程和DAE解法
2.3.3 广义的递归算法
2.4 相对节点法的多柔体动力学广义递归算法
2.4.1 运动学关系定义
2.4.2 平衡方程
2.4.3 相对节点法动力学方程和DAE解法
2.5 小结
3 防空火箭炮系统动力学模型
3.1 引言
3.2 车载防空火箭炮系统多体动力学模型
3.2.1 车载防空火箭炮系统的三维建模
3.2.2 车载防空火箭炮系统动力学建模
3.2.3 防空火箭炮系统发射载荷的施加
3.3 仿真方法及参数验证
3.4 小结
4 防空火箭炮发射顺序和间隔优化分析
4.1 引言
4.2 火箭射击密集度的影响因素
4.2.1 提高密集度的重要性
4.2.2 影响初始扰动的因素
4.2.3 减小初始扰动的措施
4.2.4 发射装置引起的初始扰动计算
4.3 发射顺序优化
4.3.1 发射顺序对结构参数的影响
4.3.2 发射顺序分析
4.3.3 发射顺序仿真结果
4.4 固定射击间隔分析
4.5 基于近似模型的变间隔优化分析
4.5.1 优化模型和策略
4.5.2 试验研究
4.5.3 近似模型建模方法
4.5.4 多岛遗传算法
4.5.5 优化问题的实现
4.5.6 优化问题的求解
4.6 小结
5 防空火箭炮刚柔耦合发射动力学分析
5.1 引言
5.2 刚柔耦合动力学建模方法
5.2.1 模态缩减法
5.2.2 有限元节点法
5.2.3 柔性接触算法
5.3 柔性体建模
5.3.1 柔性大梁模型的建立
5.3.2 柔性定向管模型的建立
5.4 刚柔耦合动力学模型
5.5 仿真及结果分析
5.6 结论
6 防空火箭炮动态跟踪发射响应分析
6.1 引言
6.2 动力学控制
6.2.1 发射响应控制
6.2.2 动态跟踪发射时火箭弹离管参数的确定
6.3 动力学与控制系统耦合建模
6.3.1 控制模型
6.3.2 控制器参数的整定
6.4 动态跟踪过程中的发射响应分析
6.5 本章小结
7 结束语
7.1 全文总结
7.2 论文的主要创新点
7.3 工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3803308
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 发射动力学研究现状
1.2.2 多体仿真的现状和趋势
1.2.3 工程优化中的近似模型方法
1.2.4 现代优化理论
1.2.5 变结构系统动力学与控制研究现状
1.3 论文的主要研究工作
1.4 本章小结
2 基于相对坐标系和递归算法的多体系统动力学
2.1 引言
2.2 多刚体动力学广义递归算法
2.2.1 邻接刚体相对运动学递归关系
2.2.2 相对坐标系下的广义力递归关系
2.2.3 多刚体动力学方程和DAE解法
2.2.4 广义的递归算法
2.3 模态缩减法的多柔体动力学广义递归算法
2.3.1 两相邻柔性体的相对运动
2.3.2 多柔体动力学方程和DAE解法
2.3.3 广义的递归算法
2.4 相对节点法的多柔体动力学广义递归算法
2.4.1 运动学关系定义
2.4.2 平衡方程
2.4.3 相对节点法动力学方程和DAE解法
2.5 小结
3 防空火箭炮系统动力学模型
3.1 引言
3.2 车载防空火箭炮系统多体动力学模型
3.2.1 车载防空火箭炮系统的三维建模
3.2.2 车载防空火箭炮系统动力学建模
3.2.3 防空火箭炮系统发射载荷的施加
3.3 仿真方法及参数验证
3.4 小结
4 防空火箭炮发射顺序和间隔优化分析
4.1 引言
4.2 火箭射击密集度的影响因素
4.2.1 提高密集度的重要性
4.2.2 影响初始扰动的因素
4.2.3 减小初始扰动的措施
4.2.4 发射装置引起的初始扰动计算
4.3 发射顺序优化
4.3.1 发射顺序对结构参数的影响
4.3.2 发射顺序分析
4.3.3 发射顺序仿真结果
4.4 固定射击间隔分析
4.5 基于近似模型的变间隔优化分析
4.5.1 优化模型和策略
4.5.2 试验研究
4.5.3 近似模型建模方法
4.5.4 多岛遗传算法
4.5.5 优化问题的实现
4.5.6 优化问题的求解
4.6 小结
5 防空火箭炮刚柔耦合发射动力学分析
5.1 引言
5.2 刚柔耦合动力学建模方法
5.2.1 模态缩减法
5.2.2 有限元节点法
5.2.3 柔性接触算法
5.3 柔性体建模
5.3.1 柔性大梁模型的建立
5.3.2 柔性定向管模型的建立
5.4 刚柔耦合动力学模型
5.5 仿真及结果分析
5.6 结论
6 防空火箭炮动态跟踪发射响应分析
6.1 引言
6.2 动力学控制
6.2.1 发射响应控制
6.2.2 动态跟踪发射时火箭弹离管参数的确定
6.3 动力学与控制系统耦合建模
6.3.1 控制模型
6.3.2 控制器参数的整定
6.4 动态跟踪过程中的发射响应分析
6.5 本章小结
7 结束语
7.1 全文总结
7.2 论文的主要创新点
7.3 工作展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3803308
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