机翼/外挂颤振主动抑制实验研究

介绍了机翼/外挂系统颤振主动抑制实验的全过程,包括对于模型固有动特性的实验分析、颤振主动抑制系统的调试、以及风洞实验三个阶段。风洞实验在3m×3m低速风洞进行。实验目的是对基于三种不同原理设计的控制律进行验证,并对颤振主动抑制系统进行实验研究。结果表明:所设计的控制律能有效地抑制颤振。经实验验证,控制律的理论计算与实验结果相符。实验系统工作可靠,重复性好。

采用分布式压电驱动器升力面的颤振主动抑制

对采用分布式压电驱动器升力面的颤振主动抑制进行了理论与试验研究.应用 LQG最优控制法设计了主动控制律,在控制律降阶时提出了平衡实现与LK法结合使用的新途径,在对不定常气动力进行有理函数拟合时对LS法进行了改进.试验中利用激光测速仪非接触测量模型的速度响应并在地面共振试验中用压电驱动器激振模型.颤振风洞试验结果表明,理论计算合理并与试验结果吻合良好.

基于超声电机作动器的翼段颤振主动抑制

研究采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制。首先,通过实验获得超声电机的频率响应,经过非线性最小二乘法进行物理参数识别,建立了超声电机作动器的传递函数模型。然后,设计了具有控制面的翼段颤振实验模型,建立了机翼-控制面的三自由度气动弹性方程,设计了输出反馈的次最优控制律。数值仿真和风洞试验结果表明,以超声电机作为控制面作动器可以有效地抑制机翼颤振,并将颤振临界速度提高了13.4%。

主动气动弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓研究

多输入 /多输出系统的颤振主动抑制与阵风减缓是主动气动弹性机翼技术的重要研究方面。以一个带有两个后缘控制面的三角机翼风洞模型为研究对象 ,采用LQG/奇异值控制理论设计颤振主动抑制与阵风减缓的鲁棒控制律 ,对组成的闭环系统进行控制仿真。并从闭环稳定特性、阵风响应减缓效果、作动器功率需求和控制律的降阶四个方面提出评价指标 ,对闭环系统进行工程特性评估。结果表明 。

颤振主动抑制系统鲁棒控制律初探

应用鲁棒稳定性理论，对颤振主动抑制系统进行了分析研究．通过分析和计算气动弹性闭环系统回差矩阵的最小奇异值，判定系统的稳定特性及系统抗扰动的不灵敏特性．文中以一小展弦比机翼／外挂颤振主动抑制系统模型为例，进行了分析和计算，并应用约束变尺度法，对控制律重新进行了综合优化设计，使得该系统的稳定裕度、抗扰动的不灵敏性及低速稳定性有所改善．

基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计

颤振主动抑制(AFS)是国际上普遍推崇的颤振问题解决方案,对现代飞行器设计具有重要意义。基于国际上滑模观测器的二维机翼AFS应用,以双后缘控制面真实机翼模型为对象,发展一种低阶滑模观测器的三维机翼AFS设计方法。该观测器性能优越、特点鲜明,但传统的设计流程繁琐,限制了其在高阶模型对象上的使用。本文借助线性二次型高斯(LQG)方法中的最优滤波器增益矩阵,提出一种简化的滑模观测器设计流程。结合气动弹性物理背景,使本文方法理论上能够应用于实践。算例对比分析结果表明,本文方法比LQG方法具有更好的抵抗噪声能力。

采用分布式压电驱动器的翼面热颤振主动抑制

高超声速气动加热会严重影响飞行器结构的颤振特性,本文开展了采用分布式压电驱动器的热颤振主动抑制方法研究。以某飞行器小展弦比翼面为研究对象,进行了常温和热载荷边界条件下的结构振动和颤振分析。在此基础上,对频域非定常气动力进行有理函数拟合,建立包含压电驱动器的翼面耦合结构系统状态空间形式的运动方程;对典型热载荷边界条件下的被控对象设计颤振主动抑制控制律,分别设计出LQG及PID控制器;对比分析了系统开、闭环颤振特性。结果表明,通过主动控制律的实施,达到了热颤振主动抑制的目的,验证了这种颤振主动抑制方法的有效性。

带有传动机构的翼段颤振半主动抑制

尝试了将磁流变阻尼器安装于机翼操纵面传动机构上的布局 ,并由此建立了非定常气动力下机翼 -操纵面-传动机构的气动弹性动力学方程 ,利用 on-off控制算法对系统进行颤振抑制 ,并且研究了控制延迟时间、控制电压以及阻尼器滞回宽度等参数对控制效果的影响。计算机仿真结果表明 ,控制延迟时间和控制电压对颤振临界速度有较明显的影响 ,而阻尼器的滞回宽度的影响不大 ,在本文的阻尼器安装布局和控制策略下 ,系统的颤振临界速度至少提高了 1 7%

采用非定常涡气动力理论的非线性颤振主动抑制仿真研究

针对带后缘操纵面的二元机翼系统,采用非定常涡气动力理论建立了相应的气动弹性运动方程。对俯仰自由度存在迟滞型非线性刚度环节的情况,以后缘操纵面作为控制面,进行了非线性颤振主动抑制仿真。研究结果表明,对机翼颤振的抑制效果明显,所用非定常涡气动力理论适于进行非线性颤振的主动抑制仿真研究。

机翼/外挂系统的颤振主动抑制研究

本文对颤振主动抑制控制律进行了研究。研究对象为一小展弦比带外侧导弹的机翼颤振模型,模型具有外侧后缘控制面。依据该模型的全部动力特性和刚度特性,以最优控制为基础,采用动态补偿器方法,设计了两阶控制律。对该控制律进行了风洞实验验证。实验结果表明:颤振临界速度提高了14％以上。理论计算结果与实验结果一致。

碰撞阻尼器对机翼/外挂系统颤振半主动抑制分析

本文在碰撞阻尼器引入机翼/外挂系统的基础上,分析了碰撞间隙对机翼/外挂系统颤振速度的影响,建立了半主动抑制颤振模型,用增益调度控制方法对带碰撞阻尼器的机翼/外挂系统进行反馈控制。结果表明,机翼/外挂系统颤振速度大大提高。

颤振主动抑制系统开环模型的降阶和参数摄动

本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围内,与全阶模型非常接近;故可用来进行AFSS其他项目的设计和分析。

体自由度颤振主动抑制的多输入/多输出自抗扰控制律设计

提出了一种新颖的抑制体自由度颤振(BFF,Body Freedom Flutter)的多输入/多输出(MIMO,Multiple Input/Multiple Output)控制律设计方法。该控制律将受控对象的不确定因素作为"未知扰动",通过受控对象的输入/输出关系对其进行估计并给予补偿,最后综合出具有高鲁棒性的MIMO输出反馈控制律。为了验证所提出的控制律设计方法对于BFF抑制的有效性,选择一大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,分别以机身升降舵与机翼外侧副翼为控制输入,飞机刚体俯仰率和翼尖加速度为反馈信号来设计MIMO自抗扰控制器。对闭环系统根轨迹分布、闭环时域仿真和闭环系统最小奇异值等进行了数值仿真,结果表明该MIMO自抗扰控制律设计方法能有效提高飞机BFF临界速度,可将飞翼布局无人机的BFF颤振临界速度提高约45.3%,并且具有很高的鲁棒性。

一种弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓方法

由于航空器的弹性性质,飞行过程中飞行参数的不断变化会引发运动稳定性和阵风响应特性的改变。在设计颤振主动抑制或阵风减缓控制器的过程中,以某一飞行状态为基础设计出的控制律往往不能保证在一定飞行参数范围内的性能。针对此问题,首先通过非定常气动力有理拟合方法建立时域连续阵风响应状态空间方程,再考虑模型随马赫数和动压的变化特性建立线性参数变化(LPV)模型。最后以线性参数变化模型为基础构造了包含动压和马赫数参数不确定性的线性分式变换模型,并设计了机翼颤振主动抑制与阵风减缓鲁棒控制器。结果表明,对于算例机翼,其在马赫数0.5~0.7范围内的颤振动压平均增大10%,且在飞行参数不断变化的时域仿真中,翼尖过载的均方根值降低51.4%。

基于压电作动器/传感器的升力面颤振主动抑制

利用压电材料的正压电效应与逆压电效应对悬臂板结构复合材料机翼进行观测与颤振抑制.采用不同的压电材料分别作为作动器与传感器,建立了含有压电层的复合材料层合板的有限元模型,采用偶极子网格法(DLM)计算升力面的亚音速非定常空气动力,用Roger近似法对频域空气动力进行有理化近似,在此基础上建立了力-电-气动耦合系统的控制方程.针对多输入多输出(MIMO)系统,设计LQG最优控制律,对比系统的开、闭环颤振特性.应用Runge-Kutta法求解系统的时域动响应,数值仿真验证了该方法对颤振抑制的有效性.

基于LQG自校正器的机翼颤振主动抑制

研究了一种基于LQG自校正器的机翼颤振主动抑制设计方法.以带有后缘控制面的柔性机翼为研究对象,采用在线辨识来获取系统的时变参数,利用Kalman滤波器重构状态,通过求解离散时间代数Riccati方程得出机翼颤振主动控制律.在Simulink仿真平台上实现了上述方法,仿真结果表明,该控制器能够有效抑制机翼颤振的发生并具有一定的鲁棒性.

变弯度后缘与常规舵面机翼的颤振主动抑制对比

后缘变弯度机翼的气动弹性建模与稳定性分析日益受到关注。为了探究变弯度后缘相比常规偏转舵面机翼颤振主动抑制的方法与特点,以一个小展弦比后缘变弯度机翼为对象,首先建立结构有限元模型,并引入变弯度后缘变形模态和常规舵面偏转模态,采用亚声速偶极子格网法计算非定常气动力;然后采用基于最小状态法的有理函数拟合进行频域到时域模型的转换,建立两种构型机翼的气动弹性模型;最后利用线性高斯二次型(LQG)法设计控制律进行颤振主动抑制,分析对比两种控制方式的特性差异。结果表明:采用变弯度后缘的闭环系统能够将颤振临界速度提高22%,其提升效果优于常规舵面,所需舵面偏转峰值更小。

基于降阶模型的翼型颤振主动抑制研究

为了解决CFD/CSD计算效率低下的问题,基于气动力降阶模型建立开环气动弹性分析系统,耦合操纵面模态对应的气动状态空间方程,发展了一套伺服气动弹性分析系统,设计主动控制律从而进行二维翼型颤振抑制。结果表明,基于ROM计算的无量纲颤振速度准确性及精度高;使用开、闭环气弹系统时基于ROM和CFD分别仿真时域仿真结果吻合较好;基于ROM闭环气弹系统的NACA0012翼型气弹颤振边界比开环气弹系统提高了约20%。研究结果为有效抑制翼型颤振提供一种快速计算和设计方法。

基于MCS自适应算法的机翼颤振主动抑制

为了有效抑制空间飞行器机翼颤振,探求一种具有良好抗内外扰动性能的自适应控制器,分析了最小控制综合算法MCS(Minimal Control Synthesis Algorithm)的基本原理及其优点。针对三自由度二元机翼颤振模型特点和振动工程领域的控制要求,将其改进运用到机翼的颤振主动抑制上来,并利用Matlab软件仿真控制系统。仿真结果表明,MCS算法能够使被控对象快速跟踪理想参考模型的输出,系统具有较强的抗突风和测量噪声扰动的能力,能快速抑制机翼的颤振。

翼板颤振主动抑制的无限维非线性分析

1.混合动力学系统的Hopf分叉定理 本文将Marsden-McCracken关于分布参数的Hopf分叉定理推广至混合动力学系统。