倾转旋翼飞行器飞行力学模型研究

对倾转旋翼飞行器飞行力学模型的建立进行了理论研究。其中旋翼的气动模型,使用了非定常叶素理论,而对于机翼、尾翼和机身的气动力计算则采用了成熟的升力线理论模型。对于气动干扰的问题,则主要是考虑了机翼与旋翼的气动干扰。最后对算例飞行器不同模式下的飞行状态进行了飞行特性计算,验证了所建模型的合理性。

一种识别复杂连接结构刚度参数的实用方法

以某型航天器太阳电池阵的模态试验数据为基础 ,对电池阵的连接铰链副刚度参数进行了识别 ,推导出一套识别复杂连接结构的实用方法。通过连接子结构动柔度矩阵特征方程 ,建立了以界面节点内力和界面节点位移为未知数的动平衡方程 ,然后通过子结构上的可测自由度振型来计算连接界面节点力和节点位移 ,最后求解动平衡方程得到连接铰链副的刚度参数。文中还讨论了不同类型单元组合的问题。通过计算结果与试验结果对比 ,表明本文所提出的方法应用于识别复杂连接结构的刚度参数是正确的 。

旋翼飞行器飞行动力学系统辨识建模算法

描述了旋翼飞行器飞行力学模型的系统辨识建模算法,从旋翼飞行器飞行动力学建模的共性问题入手,首先采用机理建模的方法分析了旋翼飞行器主要气动部件所受气动力。考虑旋翼挥舞运动对旋翼飞行器飞行动力学特性的影响,建立了旋翼飞行器的飞行力学系统辨识参数化模型集。其次以子空间方法辨识初始飞行动力学模型,采用加权频域预报误差法获得最优模型的两步辨识方法解决旋翼飞行器这一非线性不稳定,多输入-多输出系统辨识问题,且所辨识模型与机理模型具有相同的结构。最后对样例直升机的悬停飞行状态模型辨识进行了数值与试飞试验验证,表明了方法的有效性。

小型无人直升机模糊飞行控制系统设计

为了实现小型无人直升机的自主飞行,本文研究了它的飞行控制系统。基于模糊控制技术,根据某小型无人直升机飞行动力学数学模型,设计了模糊控制规则,并研究了模糊规则的表格查询学习算法;通过无人直升机操作手的经验,对模糊规则进行评价,并通过试验进行校正和更改,在此基础上,引入积分环节进一步提高控制系统的性能。

一种基于模糊控制的直升机姿态控制器设计方法

研究了直升机姿态模糊控制技术。首先将专家知识和训练数据相结合生成了直升机的前置模糊姿态控制器。由于模糊控制所固有的不精确性 ,以及直升机的飞行状态多变 ,前置模糊姿态控制器无法对直升机进行精确控制 ,本文提出利用另一个在线自适应模糊控制器补偿控制误差。自适应模糊控制器的自适应学习算法通过李亚普诺夫稳定性分析得到 ,从而也保证了整个系统的稳定性。

多直升机协调吊挂系统飞行力学建模与特性分析

对多直升机协调吊挂系统中每一架直升机与外吊挂载荷分别建立他们的飞行动力学模型,将弹性吊索视为弹簧阻尼系统,建立弹性吊索数学模型;然后通过弹性吊索动力学将多直升机与吊挂载荷的运动耦合到一起,建立了通用的多直升机协调吊挂系统仿真模型;最后,针对单、四直升机协调吊挂系统建立了仿真验证模型,对直升机协调吊挂系统的稳定性、配平特性进行了分析.仿真结果表明外挂载荷对直升机的稳定性和配平特性产生了较大影响,通过分析证明了仿真结果的合理性,同时证明本文提出的多直升机协调吊挂系统飞行动力学建模方法的可行性.

小型无人直升机嵌入式导航系统算法与飞行试验

基于微陀螺、加速度计、磁强计以及GPS模块构建了姿态航向位置参考系统(Attitude heading position ref-erence system,AHPRS)。首先,通过等效旋转矢量法由陀螺解算出估计姿态角;其次通过GPS、加速计的测量值,结合磁强计估计补偿姿态角,推导基于误差四元数的滤波方程,滤波器的周期采用GPS的更新周期;然后,为降低导航方程的阶次,忽略姿态角的误差小量简化方程,提高了系统的解算实时性;最后,通过仿真与飞行试验验证了该姿态估计系统具有很好的姿态估计精度,满足微小型飞行器的姿态估计要求。

直升机内回路姿态模糊控制

主要研究了直升机内回路的姿态控制技术 ,将专家知识和训练数据相结合产生直升机的内回路模糊姿态控制器。由于模糊控制所固有的特点 ,以及直升机的飞行状态多变 ,模糊姿态控制器无法对直升机进行精确控制 ,提出了利用另一个在线自适应模糊系统来补偿控制误差的方法。自适应模糊控制器的自适应学习算法通过李亚普诺夫稳定性分析得到 ,从而也保证了整个系统的稳定性。

应用结构动力学模型进行弹翼静强度计算

以模态试验结果为基础 ,根据特征方程反问题的直接方法对结构界面的连接刚度作参数辨识 ,得到结构的连接界面边界条件 ,建立起准确的结构动力学模型 ,利用该模型进行结构静强度计算 ,可以得到比传统静强度计算更加合理的结果。讨论了某型导弹弹翼的强度计算 ,说明该方法是可行和有效的。

模糊推理在直升机模型辨识中的应用(英文)

直升机控制系统的设计、飞行模拟器的研制及计算机实时仿真都离不开直升机数学模型 ,但是建立可靠而且准确的直升机飞行动力学模型是十分困难的 ,而且也很难保证动力学模型计算的快速性、可靠性与实时性。本文基于模糊推理技术 ,根据飞行试验数据辨识了直升机飞行模型 ,可以在一定程度上保证所辨识模型的简单、准确与计算的实时性。为了提高模糊模型的精度 ,文中采用了一种新方法来处理矛盾规则。本文利用模糊聚类分析的方法对海量的试验样本数据进行处理 ,有效地减少了辨识模型的规则数量。最后的仿真辨识结果表明 ,辨识效果合理 ,方法可行。

四直升机协调吊挂系统模型跟踪非线性控制

基于直升机控制输入逆解的方法,研究了多直升机吊挂系统的控制问题.多直升机协调吊挂系统在外载荷的影响下每一架直升机具有不同的稳定性和响应形式,根据直升机气动力模型和飞行动力学模型,提出基于直升机空气动力学逆的控制输入逆解非线性模型跟踪控制器设计方法.该控制方法的显著优势是能直接处理吊索力反馈,保证多直升机吊挂系统中每一架直升机具有相同的控制律并能有效抑制吊索力扰动,且使每一架直升机具有相同的稳定性和响应特点.仿真结果证明了四直升机的协调吊挂非线性控制方法的可行性和正确性.

适于飞控系统设计的缩比直升机建模

在传统的旋翼、尾桨、机身的气动力模型基础上,引入了缩比直升机的舵机、航向控制系统模型,建立了适合缩比直升机飞行控制系统设计的非线性飞行动力学数学模型。深入探讨了稳定杆对缩比直升机飞行动力学的影响,并进行了仿真计算,结果表明所建立的数学模型能反映缩比直升机的飞行动力学特点,适合其飞行控制系统设计。

遥控小型倾转旋翼机飞行控制系统研究

遥控小型倾转旋翼机飞行控制系统研制中所涉及到的关键技术众多,围绕研制中遇到的问题提出了解决措施和技术方案。本文主要讨论遥控小型倾转旋翼机飞行控制系统的系统的结构与配置,包括飞行控制计算机、传感器系统、电动伺服舵机、基本飞行控制规律等。

直升机模糊飞行控制系统的现状与发展

以经典的控制理论来设计直升机飞控系统便面临着不少的困难,模糊控制恰好在某些方面能弥补经典控制的不足。本文介绍了模糊控制系统的设计方法与发展,重点阐述了模糊控制在直升机飞行控制系统中的应用和现状,最后展望了直升机模糊飞行控制系统的研究方向。

太阳电池阵板间铰链副刚度参数辨识

以真实铰链副连接的有机玻璃帆板模型试验模态参数为基础 ,采用特征方程反问题的直接方法辩识铰链副的刚度参数。首先通过模态叠加法由可测自由度上的不完全试验振型拟合估计包括界面位移和转角在内的不可测自由度上的振型。然后以单板子结构的动柔度矩阵特征方程为基础。通过界面振型求解界面内力 ,并由铰链副连接元刚度矩阵建立平衡方程求解铰链副的刚度参数。

小型无人倾转旋翼机全模式飞行操纵控制

研究了倾转旋翼机的飞行数学方程,建立了小型无人倾转旋翼机在直升机、倾转及飞机飞行模式的飞行力学仿真模型,计算得出配平工作点处各通道的操纵量和飞行器的飞行姿态,通过各飞行模式的仿真结果确定了该飞行器的全模式飞行策略,飞行试验表明仿真结果符合倾转旋翼机的飞行特性。最后利用特征结构配置算法对小型倾转旋翼机进行解耦控制,并得到良好的解耦效果。

界面连接刚度参数辨识的子结构分析法

以试验模态参数为基础,提出一种通过特征方程反问题辨识子结构界面连接刚度参数的子结构分析法。新方法以子结构动柔度矩阵特征方程为基础,建立求解界面结点内力和位移的方程,从而由子结构内部结点可测自由度上的位移用广义逆理论估计界面结点内力和位移。并通过迭代修正内部结点可测自由度上的试验值,以提高界面内力和位移的估计精度。最后通过连接子结构刚度矩阵建立的平衡方程求解相应的刚度参数。文中以太阳电池阵板间铰链副刚度参数辨识为例,将铰链副简化为两端结点各有6个自由度的弹簧连接元,考虑到自由度之间的耦合,推导了连接元的刚度矩阵。用上述方法辨识了铰链副6个自由度的刚度参数,得到满意的辨识结果。

小型无人倾转旋翼机气动与操纵特性试验研究

由于倾转旋翼机飞行模式多,各部件气动干扰复杂且操纵面冗余,特别是倾转过渡模式,短舱带动旋翼系统倾转,结构布局发生改变,从理论上确定气动与操纵特性难度大。为了研究倾转旋翼机的气动与操纵特性,对某小型无人倾转旋翼机展开全尺寸、全模式吹风试验,其中不带动力试验主要用于研究倾转旋翼机在不同迎角、短舱倾角、前飞速度等飞行状态下的气动特性;带动力试验主要用于研究倾转旋翼机不同飞行模式带机翼与不带机翼时,旋翼/机翼/襟副翼相互干扰作用,以及总距、副翼、升降舵的操纵功效。根据试验数据推导出小型无人倾转旋翼机全包线飞行的操纵特性方法,对进一步完善倾转旋翼机设计以及试飞试验的成功提供了参考。

基于子空间法的小型直升机飞行力学模型辨识

研究了直升机飞行力学模型辨识方法。首次将状态子空间系统辨识法应用于直升机飞行力学模型的辨识,并对其进行了改进。通过辨识成功地得到了悬停状态下小型直升机的高阶飞行力学模型,并进行了算例直升机仿真验证。结果表明,状态子空间法辨识具有良好的鲁棒性,不会出现经典辨识算法寻优过程中出现的局部极小现象,以及迭代带来的收敛性问题,对于辨识直升机飞行力学模型是非常适用和有效的。

倾转旋翼机模型缝合鲁棒控制律设计

从研究倾转旋翼机的飞行动力学模型入手,通过引入模型缝合的思想,利用非线性的方法实现由有限固定线性模型拟合任意工作点处的模型响应,提高了倾转旋翼机飞行动力学计算的实时性,并得到多模型控制的模型集;其次基于规范互质分解理论、H∞回路成形设计技术对多输入多输出系统进行通道解耦控制研究,针对不同飞行工况的工作点分别设计H∞回路成形控制器。最后,采用加权求和的控制策略实现控制律的平滑切换,通过仿真验证了设计的多模型控制系统具有良好的控制能力。