全动舵系统柔性多体动力学建模方法

全动舵系统作为航天飞行器控制飞行姿态、调整飞行方向的部件,其动态特性对飞行器的正常工作起重要作用。为了开展带有电机伺服系统和舵轴间隙的全动舵系统动力学特性分析,提出基于柔性多体动力学方法的全动舵系统建模方法:采用Craig-Bampton方法建立典型舵面刚柔耦合降阶模型,采用多体动力学方法建立电动舵机连接机构与全动舵面连接,采用偶极子网格法建立基于模态的广义气动力模型。仿真结果表明,自建的模型预测颤振速度为1270 m/s,与商用软件预测对比的偏差小于2%,验证了该建模方法的正确、可行。研究表明,伺服系统的存在会令典型舵面响应存在较大跳跃现象,而舵轴间隙的存在则极大降低了舵面产生极限环振荡的临界速度。

基于自抗扰的无人机舵系统大惯量柔性颤振抑制

无人机舵系统中舵机与舵面的传动机构是多级连杆,具有很大的柔性,会产生机械颤振现象。为消除颤振对无人机舵系统的危害,采用自抗扰控制。自抗扰控制采用扩张状态观测器观测得到总扰动并消除柔性对系统带来的影响,使系统近似为一个刚体。仿真验证结果表明,自抗扰控制能够快速跟踪指令并消除由系统柔性带来的颤振。

基于Nastran软件的飞行器舵系统模态研究

本文基于Nastran软件的模态计算方法,研究了飞行器舵系统模态敏感因素,可以指导舵系统结构刚度设计,舵面刚度和舵轴刚度变化对舵系统旋转频率和弯曲频率均有影响,其中对舵系统弯曲频率影响相对较大;舵机刚度和摇臂刚度变化主要对舵系统旋转频率有影响,对弯曲频率影响很小;舵轴轴承支撑刚度变化主要对舵系统弯曲频率有影响,对旋转频率影响很小。

一种改进型无人靶机舵系统自动检测系统

针对现有无人靶机舵系统检测方法繁琐耗时的实际情况,文章提出一种基于单片机电路全面自动检测舵系统的方法,可接入无人靶机飞控系统和测控系统,进行检测报表的生成。该系统可全面取代无人靶机生产调试过程中的人工检测方法,取消地面舵系统人工检测的时间和工作量,从而提升无人靶机生产调试和保障使用的自动化水平和准确性。

船体高效舵系统舵结构强度计算方法研究

在船舶高效舵系统中,采用舵杆和套筒对舵叶进行固定和旋转。该系统结构设计的关键是合理的舵杆和套筒结构,目前还没有专门的设计指导方法,为此发展了船体高效舵系统舵杆和套筒结构强度的直接计算评估方法,它可以较准确地预报舵杆和套筒的应力和变形。对一个高效舵系统设计方案进行了计算,开展了套筒厚度优化计算分析,研究套筒壁厚对舵系统各构件的应力和变形的影响,用以指导相关船舶高效舵系统的结构设计。

舵系统的颤振计算与分析

为了研究舵系统水弹性特性,基于二元水翼线性颤振模型对舵系统的颤振特性进行数值计算与分析,计算结果与文献仿真数据较为吻合,验证了模型的有效性。利用该模型计算和分析频率比、重心、扭转刚度等线性参数对舵系统颤振的影响规律。此外,结合两自由度二元水翼任意运动时域水动力计算方法,对舵系统非线性颤振现象进行计算,获取传动间隙等因素对非线性颤振的影响规律。研究结果表明:减小质心到弹性轴的距离、增加舵的扭转刚度,有利于提高颤振速度;间隙等非线性因素的存在可能导致系统出现极限循环振荡,激发噪声,应加以控制。

基于虚拟样机技术的舵系统动力学仿真研究

针对某型导弹舵系统研制过程中的技术难题,提出利用机械动力学分析软件ADAMS和控制系统仿真软件MATLAB联合建立舵系统动力学虚拟样机模型的方法,使用地面物理试验数据校正了该虚拟样机模型,通过大量的虚拟试验预估了复杂环境下舵系统的展开性能、锁紧性能以及操纵稳定性能,获得了较为完整的虚拟试验数据,为该舵系统设计提供了一定的基础技术支持。

低质量比舵系统流致振动特征研究

考虑到舵的展弦比对其振动特性可能造成影响,将经典两自由度系统动力方程进行参数修正。方程中代表惯性效应的项引入附加质量修正系数,而环量项引入环量修正系数,并通过MATLAB编程求解方程得到了不同来流速度时舵系统的时历曲线以及相轨线;随着来流速度的增加,相轨线的形状趋于扁平化,这意味着系统的动能可以转化为更大的势能;此外,利用有限体积法结合半隐式积分法对计算区域进行离散,并选择SIMPLE算法对离散后的控制方程进行求解,从而模拟了流体作用下舵系统的瞬态运动,分析了舵系统发生颤振时的绕流场变化。发现在舵的上表面,前缘和刚心之间的涡不断向后缘扩散,并在刚心和后缘之间形成了明显的涡层,此时舵的上表面形成一个完整的涡层,这与系统做衰减运动时有所不同;并且系统会出现大角度的俯仰运动,此时前缘和刚心之间出现较大的涡量。

舵系统流激振动影响因素及规律的理论与试验研究

流激舵系统引起的振动对水下航行体隐蔽性产生较大影响。为深入研究其振动特性,根据舵系统的结构组成进行简化,建立系统二元线性颤振数学模型,确定低速颤振的产生条件,并获得低速颤振的主要影响因素和作用规律。此外,在重力式水洞中开展舵模型流激振动试验,重点研究了支撑刚度、扭转刚度、质心和刚心位置等参数变化对舵模型流激振动的影响。结果表明:在流体载荷激励下,舵系统结构设计对流激振动特性有较大影响,通过对升沉运动与扭转运动频率之比、结构质量与附加质量之比、刚心、质心与弦中心的相对位置等参数进行匹配设计,能够有效抑制舵系统流激振动。

基于FPGA的四轴舵系统的设计与实现

为了研究和实现高性能、全数字化的舵位置系统,采用VerilogHDL硬件描述语言及EDA工程设计方法,按照时分复用的设计思想,在单片FPGA中实现了四轴全数字舵位置伺服系统,并详细介绍了相关伺服控制IP的设计,包括电流环、速度环和位置环调节器,速度估算模块,多轴时序控制模块。仿真和试验结果表明该舵系统具有良好的动态和稳态性能。

气动力/直接力复合舵系统神经网络参考模型设计

提出了一种气动力/直接力复合控制导弹在舵机层面进行复合控制的神经网络设计方法,即空气舵与直接力喷流机构看作是复合舵系统模型。该方法在完成复合舵系统建模的基础上,利用神经网络参考模型方法对等效舵机系统进行设计。最后,通过仿真验证了该方法可利用直接力喷流机构快速性,有效地提高复合舵系统的性能。

舵系统用无刷直流电动机仿真研究

文章对无刷直流电动机(BLDCM)作为舵系统的原动机详细地进行了分析,建立了数学模型。并对其在速度模式下的速度伺服特性和抗负载扰动进行了详细的仿真实验。仿真实验结果表明无刷直流电动机在稳态和动态情况下具有稳态精度高、动态响应快的优良性能,完全满足舵系统的要求。

舵系统加速寿命试验方案优化设计

论文对导弹舵系统的加速寿命试验方案进行了优化设计。优化设计过程以舵系统在贮存应力水平下,p阶分位寿命渐近方差最小作为优化设计的准则,以舵系统中位寿命渐近方差作为舵系统加速寿命试验方案优化目标函数。通过寻优计算,得到了导弹舵系统在温度和湿度两个试验应力作用,应力水平组合数为4和5时,其温度和湿度的应力水平、样本分配比例νi、每组试验截尾时间τi的最优值,并利用方差因子相对百分比确定了此时的合理测试次数为6。对优化方案进行的敏感性分析表明,优化试验方案对导弹舵系统的加速模型参数具有较好的鲁棒性。

基于时域法的火箭空气舵系统频率特性分析

针对火箭非线性舵系统的串联结构特点,建立空气舵系统刚度模型。基于时域法分析火箭空气舵系统频率特性,通过建立有限元分析模型得到舵系统的非线性频率特性。有限元计算结果与模态试验得到舵系统的非线性频率特性进行对比,两者一致性较好,验证了基于时域分析舵系统非线性频率特性方法的正确性。通过计算和试验得到:间隙会导致舵系统一阶频率降低,增加舵面负载和增大激振力均可消除舵系统间隙,使舵系统一阶频率随舵面负载、激振力的增大而变大。

基于PC/104的航迹舵系统设计

本文基于ＰＣ／１０４开发了一种智能式航迹舵系统。

滑模变结构控制及在电动舵系统中的应用研究

针对导弹电动舵系统的精确控制问题，在建立系统非线性数学模型的基础上，设计了一种基于趋近率的滑模变结构控制（VSC）算法。通过连续化控制量较好的消除了系统抖振，根据上下界的原理对外部干扰和不确定的影响性进行补偿，从而提高了算法的鲁棒性和非线性处理能力。通过对典型导弹电动舵系统仿真，结果表明，在电动舵系统受内部参数摄动和外部非线性干扰的工况下，利用该方法设计的控制器，能实现快速、准确、无超调地跟踪给定信号。

高超声速飞行器空气舵系统耦合特性分析及颤振抑制研究

为了预防高超声速飞行器空气舵系统流、固、热、电、磁等多物理场的耦合作用所引发颤振失稳开展颤振抑制研究,建立了将热环境下舵面结构动力特性、高超声速非定常气动力、舵机环节非线性动力学特性耦合起来的舵机-舵面耦合系统数学模型和颤振特性分析方法;对某舵系统进行了数值分析,研究了热环境、电动舵机设计参数以及指令信号幅值对颤振速度的影响,提出在舵机电流环加入超前滞后环节的颤振抑制措施。仿真结果表明,该方法能有效地提高舵系统的颤振速度。

KVLCC2船-舵系统斜航水动力数值计算

通过求解RANS方程,选取RNGk-ε湍流模型,在模型尺度下对KVLCC2船-舵系统处于不同漂角时的斜航黏性流场进行数值模拟.首先采用3套网格进行网格收敛性分析,然后通过计算结果与试验数据比较,验证数值计算方法的可靠性.在此基础上,计算了舵角为零时不同漂角下以及不同舵角、不同漂角下作用在船-舵系统上的横向力和转首力矩,并对计算结果进行了分析.

基于多体系统传递矩阵法的舵系统振动特性分析

水下航行器舵系统振动特性的快速、准确计算是进行舵系统水弹性和振动控制研究的关键。为了研究舵系统关键部件的结构参数对其振动特性的影响,本文基于多体系统传递矩阵法建立了舵系统动力学高效仿真模型,并与商业软件ANSYS的仿真结果进行对比分析,验证模型的准确性。计算结果表明:基于多体系统传递矩阵法的舵系统振动特性计算效率远高于ANSYS软件。舵系统的第1、3阶为对称模型,第2、4阶为反对称模态且为局部模态。增加液压弹簧刚度可以增加舵系统第1、3阶的频率,相当于增加了操纵系统的等效扭转刚度,可以抑制舵叶俯仰运动。

空气舵系统摩擦模型及参数识别方法研究

空气舵作为常用的飞行器执行机构,存在间隙与摩擦等非线性特性,其非线性建模是一个反复迭代的过程,需要选择合适的模型反映其真实的动力学特性。为此,该研究采用库仑摩擦模型和Stribeck摩擦模型建立了含间隙和摩擦的舵系统非线性动力学模型,并分别采用最小二乘非线性拟合法和遗传算法使用试验数据对模型中的未知参数进行识别。研究表明,相较于Stribeck摩擦模型,库仑摩擦模型能较为准确地反映系统中的摩擦力矩,两种参数识别方法均能有效完成未知参数的识别。