不確定多體系統動力學分析新方法

《不確定多體系統動力學分析新方法》是依託南京理工大學，由王國平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：不確定多體系統動力學分析新方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王國平
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

多管火箭系統為複雜多體系統，射擊精度是多管火箭系統的主要性能指標，射擊精度差是制約我國多項國家高新工程多管火箭研製的技術瓶頸，隨機參數是影響其射擊精度的主要因素。缺乏多管火箭射擊精度設計所需的不確定複雜多體系統動力學快速計算方法是導致多管火箭射擊精度差的主要原因之一。本課題以含隨機參數等不確定性的多管火箭多剛柔體系統為研究背景，推導含隨機參數的複雜多體系統各元件的隨機傳遞方程、傳遞矩陣和總體傳遞矩陣，建立無需系統總體動力學方程和矩陣階次低的的隨機特徵值快速算法；通過構造不確定多體系統增廣特徵矢量和正交性，形成不確定多體系統動力學快速分析的多體系統隨機傳遞矩陣法，實現多管火箭不確定多體系統動力學控制和系統精度最佳化設計。本課題的研究成果將為考察隨機參數和隨機激勵對多管火箭系統精度影響的力學機理和提高多管火箭系統精度提供基礎理論和快速算法。

結題摘要

含隨機參數多體系統動力學建模與快速計算是多體系統動力學領域的研究熱點之一，本項目針對含隨機參數的複雜多管火箭系統動力學計算速度慢導致動力學控制設計方法難以實現的問題，推導含隨機參數的複雜多體系統各元件的隨機傳遞方程、傳遞矩陣和系統總體傳遞矩陣，結合攝動方法，建立了攝動多體系統傳遞矩陣法。該方法具有建模靈活、無需系統總體動力學方程、計算規模小、計算效率高等優點，非常適合套用於含隨機參數多體系統動力學設計。套用該方法實現了對含隨機參數多體系統特徵值的快速計算，重特徵值問題也得到了簡單、便捷的處理。通過構造不確定多體系統增廣特徵矢量及其正交性，結合蒙特卡洛方法，建立隨機多管火箭多體系統傳遞矩陣法，實現含隨機參數的多管火箭系統動力學快速計算和設計；針對含隨機參數的複雜受控多管火箭動力學控制規律難以工程實現的問題，初步建立隨機多體系統傳遞矩陣法獨立模態空間控制方法，並進行了初步的實驗研究，實現了含隨機參數的多管火箭多體系統的高效振動控制。研究成果用於武器系統設計與試驗工程實踐，取得很好效果，通過參數最佳化設計低成本提高典型多管火箭射擊精度20%以上。制定我國多管火箭精度總體設計和試驗方法方面的國家軍用標準和兵器行業標準共2項，獲國家技術發明二等獎和軍隊科技進步二等獎。獲優秀科技圖書出版基金資助撰寫專著2部，其中“Transfer Matrix Method for Multibosy Systems: Theory and Applications”將由Wiley出版社出版，發表論文26篇，其中SCI、EI收錄20篇，獲授權發明專利10項，申請國家發明專利12項，獲授權軟體著作權2項，申請軟體著作權1項，合作培養博士生8名，獲江蘇省優秀博士論文1篇。項目負責人獲中國青年科技獎、江蘇省“333工程”突出貢獻獎，入選江蘇省“333 工程”、百千萬人才工程等人才計畫，作為中國科協第258次青年科學家論壇執行主席之一，主持論壇報告會並作學術報告。