大机动过载下不平衡转子的弯扭耦合振动分析

针对未来无人机承受较大机动过载的特点,基于Timoshenko梁以及圆盘单元理论建立任意机动飞行条件下不平衡转子系统的弯扭耦合振动有限元模型,分析大机动过载情况下转子的非线性响应特征。结果表明:机动飞行工况下,在弯曲自由度和扭转自由度上都产生了新的次谐振动频率成分;各频率成分幅值被放大,弯曲自由度和扭转自由度耦合增强;当转速超过1阶弯曲临界速度时,周期性明显变差。

攻防对抗机动过载关系分析

针对攻防对抗中具有高机动性的突防弹进行机动躲闪,基于线性二次型微分对策理论,建立了攻防对抗线性化运动模型,分析了拦截弹在完全理想情况下实施有效拦截所需具备的最小过载能力与被拦截目标机动过载能力之间的关系,定量地给出了实现零脱靶拦截的对抗过载比应满足条件的解析形式。在考虑拦截弹在初始时刻零控脱靶量为零的条件下,给出了拦截区域和突防区域与对抗过载比、动力学响应时间常数比等参数的关系。通过建立双方过载对抗关系的理论,得到理论分析结果,通过减小双方初始距离或增大相对运动速度可以降低实现有效拦截对过载比的要求。

自主拦截无人机机动过载指标影响因素分析

自主拦截无人机是一种新型的自杀型自主攻击无人机,具有损小、用大、效高的特点。在巡航阶段它相当于一个具有一定侦察、识别能力的无人机,而在攻击阶段类似于一个远程空空导弹。在分析某自主拦截无人机拦截预警机作战轨迹的基础上,利用比例导引法对其建立了拦截轨迹模型。根据计算结果分析了拦截距离、离轴角对机动过载指标的影响,为自主拦截无人机机动过载设计指标分配提供参考。

基于自抗扰的冲压发动机导弹大过载机动控制

采用自抗扰控制方法设计了过载和马赫数控制律。根据导弹纵向运动方程,采用精确线性化方法建立了导弹过载控制和马赫数控制模型,将模型不确定性和外界扰动视为总干扰,并建立扩张状态观测器对其进行精确估计,然后设计了基于状态误差和干扰补偿的过载和马赫数非线性反馈控制律。仿真结果表明所设计的控制器能够快速稳定跟踪大过载机动控制指令,在机动过程中能充分发挥冲压发动机推力性能,使导弹能尽可能准确的跟踪马赫数指令;此外过载通道和马赫数通道之间耦合较小,充分验证了所设计控制器的有效性。

考虑冲压发动机工作边界的导弹大过载机动反演控制

针对冲压发动机导弹大过载机动控制问题,设计了基于干扰观测器的反演控制器。根据导弹纵向运动方程建立了过载控制和马赫数控制模型,将模型存在的不确定性和扰动视为总干扰,采用扩张状态观测器进行精确估计,然后设计了过载回路和马赫数回路的反演控制器,为避免对控制器中的虚控制量多次求导导致“微分膨胀”,采用反正切跟踪微分器对其进行精确估计,最后采用Lyapunov方法对控制器的稳定性进行了证明。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速稳定地跟踪指令信号,且过载通道和马赫数通道之间耦合较小,充分验证了所设计控制器的有效性。

基于自抗扰方法的无人机控制律设计

针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优的敏捷性结果,在60 kg的缩比UAV_B完成了5.8g的半滚倒转大过载机动飞行试验,基于10 kg的平直翼UAV_C实现了12架机紧编队的精确轨迹控制飞行试验。仿真及试飞结果表明:所提自抗扰控制结构响应快速、控制精度高、鲁棒性强,能够较好地适应多类无人机、面向多种任务场景的控制需求,且不需调参就能够获得较好的控制效果,为飞行控制算法设计提供了新的技术途径。

采用强化学习的多轴运动系统时间最优轨迹优化

为实现多轴运动系统高速运动并解决电机动载荷过载的问题,提出了一种采用强化学习的时间最优轨迹优化方法。使用改进状态-动作-奖励-状态-动作(SARSA)算法和迭代交互法来寻找时间最优轨迹:通过改进SARSA算法与基于运动学模型建立的强化学习环境进行交互学习,找到满足运动学约束的初始策略轨迹;通过迭代交互法与真实环境进行交互学习,从而将电机动态载荷约束引入到强化学习环境中并对策略轨迹进行修正;最终得到满足电机动态载荷约束的时间最优轨迹。在自行搭建的两轴运动系统上进行验证,结果表明,改进SARSA算法优化得到的策略轨迹的速度和加速度曲线均在约束范围内,且经过10次迭代后的轨迹实际测量力矩曲线也在电机动载荷约束范围内,所提方法能够得到同时满足运动学约束和动力学约束的时间最优轨迹。

关于大型运输机机翼翼载设计方法的探讨

飞机的空机重量可以分为系统重量和结构重量,其中结构重量是由飞机的载荷水平来决定的,而按照国家军用标准的说法,基本飞行设计重量和最大机动过载系数基本决定了一架飞机的载荷水平。当基本飞行设计重量和最大机动过载系数确定后,飞机的载荷水平基本就确定了,翼载也就基本确定了,对于其他部件而言,机身主要承受增压载荷和惯性载荷,以及尾翼传递的载荷,受机身装载和尾翼传递载荷的影响较大。对于尾翼的载荷,由于对操纵舵面的运动非常敏感,可以在合理可行的范围内通过限制舵面的偏转来限制尾翼的载荷水平。但是对于一架大展弦比、平直翼的大型运输机而言,飞机的许多部件的严重载荷设计情况出现在突风情况。因此,在确定飞机的基本飞行设计重量和最大机动过载系数的时候,不应该忽视突风载荷的影响。