基于气动力/推力矢量控制的飞行器性能分析

采用推力矢量技术的飞行器通过喷管偏转和发动机产生的推力来获取额外的控制力矩从而实现对飞行器的姿态控制。其突出特点是控制力矩与发动机紧密相关,而不受飞行器本身姿态的影响。对于高超声速飞行器,推力矢量提供的等效舵偏角可以部分替代气动舵偏角,这对飞行器的减阻和防热都十分有利。主要研究高超声速飞行器气动力与推力矢量组合控制的问题。通过建立高超声速飞行器的动力学/运动学模型,设计了基于气动力和推力矢量的组合控制器,使所需的舵偏角由气动力和推力矢量一起提供,通过理论分析和六自由度仿真,对组合控制的效果进行仿真验证。仿真表明当所需舵偏角较小时,推力矢量装置产生的等效舵偏角可以完全提供,气动舵几乎不用偏转;当所需舵偏角较大时,推力矢量装置和气动舵一起提供。结果表明这种组合控制具有较好的工程实际应用价值。

倾转旋翼机飞行控制系统变结构设计

文中针对倾转旋翼机拉力矢量/气动力组合控制的特点,在完成倾转旋翼机建模的基础上,采用滑模变结构控制对飞行控制系统进行了设计。提出了一套利用俯仰角、俯仰角速度构造爬升角、爬升角速度以解算滑动超平面方程的工程可实现方法,并针对变结构控制的颤振问题,给出了工程消颤算法。最后,通过仿真验证了所设计的控制系统具有良好的动态性能,具有较好的工程参考价值。

倾转旋翼机过渡段最优飞行控制系统设计

针对倾转旋翼机既存在拉力矢量控制又存在空气舵控制的复杂操作特性,在完成倾转旋翼机数学建模的基础上,采用线性二次型最优调节器方法对其过渡段飞行控制系统进行了设计。仿真验证表明,所设计的飞行控制系统能够满足要求,说明了该设计方案的可行性。

高空飞艇飞行控制系统的线性模型跟随设计

研究飞艇高空定点优化控制问题,针对飞艇在高空时空气舵面操纵不足、舵效控制力低,为解决上述问题,提出了采用气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制的操纵模式对高空飞艇的姿态进行控制的方法。首先给出了采用气动力和螺旋桨拉力矢量组合控制的高空飞艇横侧向数学模型,把气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制看作一个双输入单输出系统,采用线性模型跟随方法设计了姿态控制系统,使控制系统的性能尽可能地跟随给定的理想参考模型系统的性能。通过仿真表明偏转螺旋桨操纵控制可以有效弥补空气舵面效率的不足,所设计控制系统具有良好的动态品质,并验证了方案的可行性和方法的有效性。