A DIGITAL SIMULATION TECHNIQUE FOR DRYDEN ATMOSPHERIC TURBULENCE MODEL

Dryden model is usually used in studying the response of flight vehicle to atmospheric turbulence. For a modern flight simulator,it is necessary to generate random winds ( in Dryden model or sometimes others) with a digital computer.In this paper,a theoretically strict new method to meet this purpose is proposed.By this method,we can acquire a three-dimensional atmospheric turbulence which contains three components of wind velocity and three components of wind velocity gradient.The reliability of this method is checked by comparing the obtained autocorrelation value with the theoretical one.A numerical example has shown a satisfactory result.Finally,some proposals about how to use this mathematical model in flight simulator are given.

基于大气紊流的四旋翼无人机智能控制策略

四旋翼无人机执行任务时会受到大气紊流对姿态的干扰,为此提出一种运用变论域模糊理论优化传统PID控制器的方法。根据运动学方程建立了控制精度更为准确的四旋翼无人机非线性模型。由于大气紊流具有随机性强的特点,基于Dryden模型得到了大气紊流的分量模型。考虑到传统PID控制器抗干扰能力不足,因此,结合可变论域模糊控制设计出了变论域模糊自适应PID控制器。在Simulink环境下对两种控制器先后加入了大气紊流和阶跃响应干扰进行仿真比较,结果显示,优化后的控制器鲁棒性和稳定性均优于PID传统控制器。

基于悬停四旋翼位置姿态信息的风场估计方法研究

基于四旋翼飞行器悬停状态下的位置及姿态信息,提出了一种离线的风场估计方法。首先根据Dryden大气紊流模型建立了四旋翼飞行器所处的风场环境,并通过分析有风情况下旋翼升力的变化,得到旋翼升力与风场信息(风速、风向)的函数关系式;接着利用牛顿-欧拉方法推导出有风扰动下的四旋翼动力学方程,并进一步设计了用于保持飞行器悬停状态的PID控制器;最后,基于悬停状态下四旋翼飞行器的位置姿态信息,计算得到飞行器所处的风场环境信息。MATLAB仿真结果表明所提方法在有紊流干扰的情况下,能够有效地提取出风场环境里的主风信息。

大气紊流的数字仿真

为提高大气紊流数字模拟的精度,分析Dryden紊流模型的数字仿真技术,发现仿真中采用的高斯白噪声序列的生成精度是影响大气紊流模拟精度的重要因素.在不改变随机数序列均值、方差以及概率密度特性的情况下,采用双随机交换最小化方法对高斯噪声序列进行白化处理,使得随机数序列的白化程度提高,从而使紊流模拟的精度提高,而且模拟精度受采样间隔的影响降低.采用双随机交换最小化方法对高斯白噪声序列进行改进是提高紊流模拟精度的1种直接有效的手段.

近舰区舰艉流数值仿真研究

舰船在航行过程中会受到海洋大气环境的影响,导致在舰船艉部会产生舰艉流。在舰载机着舰的过程中,舰艉流的存在会对舰载机产生较大影响,导致舰载机着舰安全性和飞行品质的降低。文中研究了舰载机进舰过程中舰艉流的影响,结合美军标MIL-F-8785C中关于舰艉流的相关说明,在Matlab环境中建立舰艉流模型并仿真舰艉流速度的空间分布,最终得到舰艉流在水平方向和垂直方向产生的总扰动速度。该仿真结果需要实测数据进一步确认。

大气紊流建模与仿真

针对大气扰动建模中最复杂的大气紊流模型,借鉴国外根据实际情况所总结得出的具有统计特性的大气紊流数学模型,在VC++编译环境下编制仿真计算程序来进行模型解算,生成比较接近于真实的紊流数据。文中所采用的模型是基于测量和统计结果得到的Dryden大气紊流模型,经过生成大气紊流序列与原始频谱函数二者相关函数曲线的验证,并进行修正,说明采用这种方法所得到的大气紊流序列能够体现数学模型的频谱特性,满足数值仿真的要求。通过大气紊流的建模、仿真以及与飞机动力学模型相结合,就可以通过仿真的方法开展飞行器在大气紊流扰动下品质特性的分析。