摘要本文研究了柔性身管在火炮发射中的振动问题及基于独立空间模态控制方法的控制问题。将柔性身管简化为适当的悬臂梁结构，运行中的弹丸看作移动质量，建立移动质量-悬臂梁耦合系统模型，推导其动力学微分方程。为减小火炮在发射过程中横向振动对发射精度的影响，对该移动质量-悬臂梁模型在独立模态空间中设计最优控制律，并以压电陶瓷作动器作为控制力输入，再通过MTALAB进行动态响应仿真和分析。仿真结果表明，该方法对弹丸出炮口后身管的横向振动有很好的抑制效果。84192

毕业论文关键词 柔性身管 独立空间模态控制 移动质量-悬臂梁模型 最优控制律 压电陶瓷作动器

毕业设计说明书外文摘要

Title Analysis of Barrel Vibration Based on Independent Modal Space Control (IMSC) 

Abstract The paper studies the vibration of the flexible composite barrel during the firing of artillery and the control based on independent modal space control (IMSC)。 The flexible barrel is simplified as appropriate cantilever structure, the projectile in motion is considered as moving mass in building moving mass cantilever beam coupling system derived kinetic differential equations with inertial force。 In order to reduce the lateral oscillation of artillery during the launch of the muzzle the optimal control law on moving mass-cantilever beam coupling system is designed in independent modal space with piezoelectric ceramic actuators as control input。 Dynamic response simulation and analysis through MTALAB is later introduced to show that the method has a good inhibitory effect on the lateral oscillation of barrel of the muzzle。

Keywords Flexible Composite BarrelIndependent Modal Space Control Moving Mass Cantilever Beam Coupling SystemOptimal Control LawPiezoelectric Ceramic Actuators

目次

1绪论 3

1。1研究背景和意义 3

1。2国内外研究现状 3

1。3本文的主要工作 5

2身管建模 6

2。1柔性身管简介 6

2。2悬臂梁自由振动方程及振型函数推导 6

2。2。1Bernoulli-Euler直梁的自由振动微分方程 6

2。2。2Bernoulli-Euler悬臂梁振型函数 8

2。3移动质量-梁耦合系统建模 9

2。4本章小结 12

3身管振动控制策略 13

3。1独立模态控制法介绍 13

3。2最优控制法介绍 14

3。3压电陶瓷作动器 16

3。4含压电陶瓷的身管动力学建模 17

3。5控制律设计 20

3。6本章小结 21

4身管振动控制仿真与分析 22

4。1移动质量-梁耦合系统的动态响应 22

4。11移动质量-梁耦合系统动力方程的数值解法 22

4。12移动质量-梁耦合系统的动态响应仿真结果 23

4。2移动质量-梁耦合系统在有控条件下的动态响应仿真 25

4。3移动质量各项参数对响应特性的影响分析