低速风洞绳牵引并联支撑系统的机构与模型姿态控制方案设计

首先介绍作为风洞试验中新型'软式'支撑系统的绳牵引并联支撑系统;其次,在给定的设计要求下,依据缩比模型所需运动,探讨绳牵引并联支撑系统的设计原理,并提出详细的设计步骤,得到了一个8根绳牵引的RRPM:WDPSS-8,使缩比为1∶40的F-15E模型可实现的俯仰角达-79°～71°、滚转角达-90°～90°、偏航角达-38°～39°;最后,在建立系统的动力学模型的基础上,采用基于绳长关节空间的驱动力矩控制器的位置控制方案来进行缩比模型的姿态控制,并用Lyapunov函数证明缩比模型在该控制规则下的运动稳定性.

风洞试验WDPR支撑牵引绳与模型耦合振动研究

针对应用于风洞试验的飞行器模型支撑的绳牵引并联机器人WDPR-8,研究牵引绳振动与模型位姿之间的耦合关系。首先,建立WDPR-8机器人支撑系统的等效模型,并通过运动学的正解和逆解验证该等效模型的有效性;其次,分析了绳索的涡激振动问题;然后,对牵引绳施加模拟吹风来流引起绳振动的正弦激励信号,求得整个系统的共振频率,讨论了提高系统刚度的可行方法;最后,研究了牵引绳与飞机模型的耦合振动问题,给出了基于风洞试验的牵引绳振动引起的WDPR-8支撑的模型位姿偏差,以及模型失速发生振动时牵引绳张力的变化。本文的研究结果可为WDPR-8系统的运动控制补偿提供参考。

基于ADAMS的绳牵引并联支撑系统动力学建模

为了实现对低速风洞强迫振荡试验绳牵引并联支撑系统的精确控制,需要建立精确的动力学模型,分析系统的振动特性,避免共振。首先,提出适合低速风洞绳牵引并联支撑系统的线性弹簧理论,应用动力学分析软件ADAMS搭建动力学三维模型;其次,通过对系统进行振动分析,得到系统固有频率满足强迫振荡试验要求的弹簧参数;然后,对系统进行受迫振动分析,结果表明系统符合振动规律,验证了系统建模的正确性;最后,将每根绳索离散为10段线性单元,并对系统进行模态分析,发现离散前后系统的固有频率值相近似,且满足强迫振荡试验要求,说明采用线性弹簧理论建立绳索动力学模型是可行的,为了简化建模,无需将绳索离散化。

风洞试验绳牵引并联支撑系统自适应滑模控制

针对绳牵引并联支撑系统在风洞试验中的应用,提出一种自适应滑模控制方法以提高飞行器模型动态试验的运动精度.首先,详细分析了系统不确定因素,并重点考虑了气动力与绳弹性变形的影响,重构了系统动力学方程;基于奇异摄动理论,提出一种复合控制律,其中对慢变状态量采用自适应连续非奇异终端滑模控制,对快变状态量采用微分控制;通过李雅普诺夫函数法对系统的稳定性进行了分析,确定了控制律中微分增益项的影响.最后,以两种典型的动态轨迹为例,考虑气动力建模,对所设计控制律进行多参数仿真分析.结果表明该复合控制律可以减小绳弹性以及气动力等不确定性参数对跟踪误差的影响,提高运动控制精度,因此该控制方法有效可行,可为绳牵引并联支撑的动态试验应用提供理论指导.

风洞试验绳牵引并联支撑系统流致振动研究

本文针对绳系并联支撑系统在低速风洞中的应用,对流场引起的牵引绳振动情况进行了流固耦合分析。基于ANSYS workbench的流固耦合模块,对来流速度为17 m/s时绳的振动特性进行分析。首先通过单向流固耦合分析,选择牵引绳最佳预紧力。其次,利用双向流固耦合模块,分析了不同工况下绳的振动特性,给出了对应情况下绳的最大振动位移点及其历程变化。结果表明,最大振动位移点基本都在绳中间位置,且振动位移较小;绳最大振动方向主要表现为顺流向,不同工况对绳的振动行为会有一定影响,但影响较小。

高超声速风洞WDPR支撑尖锥模型应用可行性分析

绳牵引并联机构(WDPR)能够有效调整飞行器模型的位姿,为扩展风洞试验能力提供了一种新型支撑手段,具有很大的应用潜力。本文将对其在高超声速风洞中应用所涉及的稳定性与气动干扰问题进行研究。以10°尖锥标椎模型为例,设计了8绳牵引的并联支撑系统,可以通过调整绳长控制模型的位置和姿态。模拟了气动载荷作用下支撑系统的稳定性,优化牵引绳直径。基于构建的三维模型,借助CFD软件进行气动计算,包括马赫数为7.8时,不同迎角下绳牵引并联支撑锥体模型的气动力系数,通过与无绳支撑结果以及文献试验数据进行比较,表明在小迎角情况下,绳系支撑引起的气动干扰相对误差较小,但会随迎角的增大而增加。此外,分别对弯刀支撑和绳牵引并联支撑进行了模态分析,对比了2种支撑的固有频率。结果显示绳系支撑固有频率较高,系统刚度较大。本文的理论研究成果可为绳牵引并联支撑技术在高超声速风洞中的应用提供一定的技术支持。

影响钢丝绳使用寿命的因素及改进措施

从钢丝绳制造和使用2个方面分析影响钢丝绳使用寿命的各种因素。制造过程影响钢丝绳使用寿命的因素:绳芯支撑不足、缺丝、凸丝、钢丝绳有应力;改进措施:金属芯直径应比主股直径大15%～20%,修补钢丝绳中断丝,合理使用变形器,钢丝张力保持一致,中心丝放大量约0.15 mm,股的变形率为85%～95%。使用过程影响钢丝绳使用寿命的因素:断丝、断股、变形;改进措施:截去断丝部位并重新安装,经常检查绳轮保护架和导向轮,滑轮绳槽半径应为钢丝绳公称直径的0.525～0.550倍,钢丝绳保持合适的提升速度,不随意抽取钢丝绳以免形成圈套和死结,避免机械挤压、过载及钢丝绳跳槽。

电磁散射测试的可重构绳系并联支撑机构

根据电磁散射测试时被测目标物姿态滚转变化的需求,提出一种能同时满足全滚转扫描和其他多种姿态测试要求的可重构绳系并联支撑机构设计方案,并进行了理论分析和试验验证。用双回转机构构建可重构绳系并联支撑机构,建立了该机构的运动学模型和静力学模型。根据该机构的结构矩阵,采用蒙特卡罗法求解其力闭合工作空间,计算得到设计参数下的姿态工作空间,分析了目标物全滚转、俯仰,全滚转、俯仰和偏航2种组合姿态运动状态下,绳长的变化规律和绳拉力的分布情况。进一步地,分别对泡沫转台支架和绳系结构支撑的电磁散射特性进行了测试和分析。最后,分析了某飞机目标物在泡沫转台支架和绳系支撑下的雷达散射截面。结果表明:在8~12 GHz频段内,可重构绳系并联支撑机构表现出很好的低散射特性。2种支撑方式下飞机目标雷达散射截面测试误差的绝对值小于1 dBsm,相对误差为±10%。可重构绳系并联支撑机构支撑可拓展电磁散射测试能力,具有良好的工程实际应用前景。

泸定水电站厂房高边坡上SNS柔性防护系统施工

本文介绍了SNS柔性防护系统的类型、特点以及泸定水电站厂房高边坡上SNS主动柔性防护系统和被动防护系统的施工顺序与方法。

浅谈SNS边坡防护系统在甬金高速公路中的应用

该文以甬金高速公路边坡处理为实例,简要介绍了SNS边坡防护系统的特点、类型。

泸定水电站厂房高边坡SNS柔性防护系统施工

本文介绍了SNS柔性防护系统的类型、特点以及泸定水电站厂房高边坡上SNS主动柔性防护系统和被动防护系统的施工顺序与方法。

风洞试验绳牵引并联支撑技术研究进展

新型飞行器的研制越发强调先进的飞行性能,这对风洞试验模型支撑技术提出了高的要求,为扩展风洞试验的能力,迫切需要研究新型的智能支撑技术。绳牵引并联支撑是基于机器人技术的一种新型机构,具有刚度较大,动态性能良好等优点,为风洞试验提供了一种新的手段。首先,全面论述了绳系支撑在风洞试验中的应用,并给出动态分析;进一步根据绳牵引并联支撑技术的特点,将其分为可实现受迫运动的冗余约束支撑,以及可实现受迫+自由运动的欠约束支撑;其次,重点阐述了冗余约束与欠约束两类支撑系统的若干关键技术问题及其研究进展;最后,指出绳牵引并联支撑技术的发展方向是具有可重构性和智能化。可为绳牵引并联支撑技术在风洞试验中的工程应用提供一定的理论指导与技术支持。

基于刚度优化的绳牵引并联支撑系统力/位混合控制

针对应用于风洞试验的八绳牵引并联支撑系统高性能运动控制问题,开展绳索张力实时优化与力/位混合控制技术研究。基于动态试验需求和系统刚度矩阵,选择主刚度加权和最大为目标函数,将其转化为线性规划问题,采用二维凸多边形张力可行域顶点法进行实时求解,并根据绳索张力变化约束进一步提出连续可行域,确保解的连续性,实现其优化分布,设计一种基于电机转角和绳索张力反馈的力/位混合控制策略,其中位姿控制环采用计算力矩法,并利用实际绳索张力补偿惯性力和非线性力等,进而开展稳定性分析。以风洞试验中典型的推力模拟、俯仰振荡等线位移和角运动轨迹为例,在原理样机上开展控制验证实验。研究结果表明该控制策略能够实现对末端飞行器模型位姿和绳索张力的有效跟踪,且具有较高的精度和良好的稳定性,可以为绳牵引并联支撑在风洞动态试验中的应用提供技术支持。

基于绳系并联机器人支撑系统的SDM动导数试验可行性研究

详细给出了在低速风洞中,采用绳系并联机器人(WDPR)支撑模型,用强迫振荡法进行标准动态模型(SDM)动导数试验可行性的研究。试验中将杆式六分量应变天平内置入模型中以测量模型的气动力和气动力矩,建立了适用于绳系并联机器人支撑系统的模型运动控制子系统和数据采集子系统。采用绳拉力作为参考信号,对气动力矩信号与位姿信号进行数据的同步处理,解决了绳系并联机器人支撑系统应用于动导数试验时所测力矩信号与位姿信号之间的相位差确定问题,给出了WDPR支撑下模型动导数的计算方法。整个试验样机置于某开口式低速直流风洞中进行了俯仰、带偏航角的俯仰以及升沉的动导数试验,通过测量和计算得到各动导数。试验结果与参考文献相比较具有合理的一致性。研究结果表明,采用绳系并联机器人支撑模型进行动导数试验是可行的,至少对于SDM是这样的结果;使用一套绳系并联机器人支撑系统,可以完成多套硬式支撑系统才能完成的动导数试验,从而提高试验效率,降低试验成本。

绳系并联支撑飞机模型绕速度矢量旋转运动设计与模拟

绕速度矢量旋转运动风洞试验是研究战斗机尾旋和大迎角复杂机动特性的一种重要手段,其中模型支撑是关键。创新性地设计了基于六自由度绳系并联支撑的旋转运动方式。提出定旋转角速度和定气流角2种旋转运动设计方法,推导得到旋转运动参数与模型位姿之间的关系式,并给出两者的关联;结合支撑系统动力学模型,设计绳长为控制变量的计算力矩控制律。通过ADMAS软件仿真和原理样机试验验证,结果表明所提设计方法可以实现飞机模型绕速度矢量变气流角定速率、定气流角变速率等复杂变参数旋转运动,且定气流角方法既能满足三自由度定耦合比关系,还能准确地模拟战斗机正飞/倒飞尾旋运动,这将为深入研究尾旋和大迎角机动特性提供技术支持。

风洞虚拟飞行试验模型绳系并联支撑机构

提出了一种三自由度风洞虚拟飞行试验模型的绳系并联支撑机构,采用上下各两根绳索牵引飞行器模型,并配合偏航转台模拟飞行器模型的三轴姿态变化,实现3个转动自由度的自由耦合和解耦运动。首先通过螺旋理论的构型设计和自由度分析方法完成该风洞虚拟飞行试验模型支撑机构总体设计;接着通过对支撑平台的结构优化,使得机构运动过程中模型质心与机构转动中心重合,以保证支撑系统的稳定性;最后对该欠约束、可重构、被动驱动的虚拟飞行试验模型绳系并联支撑机构进行运动学和动力学建模,并通过动力学仿真和初步风洞试验,验证了该绳系支撑机构能够满足风洞虚拟飞行试验支撑系统的要求。为发展新型风洞虚拟飞行试验模型提供了新思路,也为飞行器模型的气动力耦合机理和气动参数辨识等风洞试验奠定了基础。