多管火箭因射速快、威力大、机动性好、容易在短时间内大面积形成强大火力密度的特点,得到世界各军事强国高度重视。由于调炮过程中多管火箭炮定位不精确、火箭弹连射过程中多管火箭炮方位发生变化而引起的多管火箭射击精度差的问题长期制约着多管火箭的发展。通过发射动力学控制技术减小多管火箭调炮和连射过程中的射击偏差,从而提高射击精度已成为多管火箭研究领域中一个重要的发展方向。对于多管火箭这样一类复杂的机械系统,设计一个精度较高的控制策略所面临的主要困难在于当系统存在非线性、不确定性及作动器延迟时,如何保证控制系统的稳定性和鲁棒性。本文结合国家安全重大基础研究项目(国防973项目),以项目组研制的某新型18管多管火箭为研究对象,针对多管火箭非线性特性强、系统不确定性突出及作动器输入延迟等问题,通过对动力学控制理论和技术的深入探索,提出了以永磁同步电机为作动器、以光纤陀螺为传感器的多管火箭发射动力学控制方案,并初步验证了所设计的控制算法的可行性和有效性。论文的主要内容和学术贡献如下:(1)基于多体系统发射动力学理论建立多管火箭弹炮一体化发射动力学模型,针对多管火箭俯仰机构和回转机构设计PID控制器,并采用多管火箭弹炮一体化多体动力学模型对控制性能进行检验。仿真结果表明,通过发射动力学控制技术,多管火箭射击偏差和振动水平大大减少、射击密集度明显提高。(2)为了便于深入研究发射动力学控制方法,对多管火箭弹炮一体化动力学模型进行简化,并基于第二类Lagrange原理建立其动力学方程。基于简化动力学模型研究了多管火箭非线性控制问题的计算力矩法,使用内环和外环回路策略,设计PID计算力矩控制器,并利用Routh判据分析了控制系统的稳定性。(3)针对实际过程中多管火箭系统存在参数和未建模不确定性问题,提出了一种集成径向基函数神经网络和计算力矩法的多管火箭不确定控制器。首先结合交流伺服电机矢量控制原理和多管火箭齿轮传动机构建立了多管火箭机电耦合动力学模型,然后为了补偿系统的不确定性,基于Lyapunov稳定性理论引入径向基函数神经网络以估计系统的不确定项,接着从数学上给出了控制系统的稳定性和参数估计的收敛性证明,最终数值仿真结果证明了所提出的控制器的有效性和对不确定性良好的鲁棒性。(4)针对永磁同步电机存在延迟问题,提出了一种动态递归神经网络预测控制方法。通过引入动态递归神经网络和反馈线性化的概念,非线性不确定多管火箭系统动力学得到线性化。基于该线性化模型,利用一种改进的Smith预测器补偿了电机延迟。仿真结果表明所提出的控制器对于含有电机延迟的多管火箭控制具有较好的控制性能。通过不同延迟时间下不同控制器控制性能的仿真对比,发现所提出的控制器对于延迟时间的变化具有很好的鲁棒性能。(5)考虑多管火箭实际发射过程中随机误差和环境噪声对光纤陀螺测量精度的影响,建立了多管火箭炮运动的“当前”统计模型,在标准卡尔曼滤波算法的基础上,给出过程噪声与测量噪声协方差矩阵的自适应调整方法,提出了一种新的适用于多管火箭炮光纤陀螺测量系统的自适应卡尔曼滤波算法。仿真结果和脉冲激励下的测试试验结果表明,所提出的滤波算法精度高于标准卡尔曼滤波算法,验证了该算法的有效性,为多管火箭炮发射动力学控制的工程实践打下基础。(6)通过与多管火箭弹炮一体化动力学模型的仿真结果和以往试验数据的对比,初步验证了基于简化动力学模型的多管火箭炮控制方法的有效性。论文开展了多管火箭炮发射动力学控制方法研究,解决了控制系统鲁棒性差的问题,得到的结论和成果对多管火箭调炮和连射过程中的控制器设计具有一定的参考价值,同时也为低成本提高多管火箭射击精度提供了一种潜在的理论方法和手段。