高超聲速飛行器作為一種飛行速度超過5倍音速的飛行器,其極端的飛行環(huán)境使飛行器在飛行過程中將面臨更加復雜的氣動彈性問題。機翼作為飛行器升力產(chǎn)生的主要部件,其顫振問題是高超聲速飛行器面臨的主要氣動彈性問題之一。一旦機翼發(fā)生顫振,如果不加以有效控制,機翼所承受的載荷變化將不可避免的影響到飛行器的飛行動態(tài),然后變化的飛行動態(tài)將進一步影響機翼的顫振運動。本文綜合機翼顫振模型及高超聲速飛行器縱向模型,研究考慮飛行動態(tài)的機翼顫振特性,并建立損傷模型觀察顫振時機翼的損傷演變情況,然后設計控制器對機翼顫振進行有效控制以減緩機翼損傷。論文的主要內(nèi)容如下:首先,通過拉格朗日方程建立二自由度機翼顫振模型,并利用三階活塞理論求解顫振時機翼上下表面的非定常氣動力。通過耦合方程將高超聲速飛行器縱向短周期動態(tài)引入到機翼顫振模型中,并通過仿真對考慮飛行動態(tài)的機翼顫振與傳統(tǒng)顫振模型進行了顫振特性對比。其次,基于應力-應變模型、應變-壽命模型、Miner損傷理論建立線性損傷模型,并依據(jù)裂紋疲勞損傷模型的非線性特征,建立基于時間的非線性動態(tài)損傷動力學模型,用于估計機翼顫振所造成的損傷,并通過仿真分析所提出的模型與傳統(tǒng)機翼顫振...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景、目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機翼顫振問題概述
        1.2.2 顫振主動抑制研究現(xiàn)狀
        1.2.3 結構損傷與機翼損傷估計研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容及安排
第二章 高超聲速飛行器機翼顫振系統(tǒng)建模
    2.1 引言
    2.2 高超聲速飛行器二元機翼的非線性模型
        2.2.1 機翼動力學模型
        2.2.2 非定常氣動力與準定常氣動力
        2.2.3 機翼顫振影響下的高超聲速飛行器動力學建模
    2.3 機翼顫振特性分析
        2.3.1 機翼臨界顫振速度
        2.3.2 考慮飛行動態(tài)的機翼顫振響應
    2.4 本章小結
第三章 高超聲速飛行器機翼顫振損傷動力學建模
    3.1 引言
    3.2 連續(xù)時間線性疲勞損傷模型
        3.2.1 應力-應變關系
        3.2.2 應變-損傷關系
        3.2.3 基于時間的疲勞損傷在線計算模型
    3.3 非線性疲勞損傷模型
    3.4 機翼顫振損傷特性分析
        3.4.1 問題描述
        3.4.2 機翼顫振損傷
    3.5 本章小結
第四章 基于預測控制的機翼顫振控制研究
    4.1 引言
    4.2 非線性系統(tǒng)的最優(yōu)預測控制理論基礎
        4.2.1 問題描述
        4.2.2 非線性預測控制
    4.3 二自由度機翼顫振預測控制
        4.3.1 非線性模型描述
        4.3.2 二自由度機翼顫振預測控制器設計
        4.3.3 穩(wěn)定性證明
        4.3.4 二自由度機翼顫振預測控制仿真
    4.4 本章小結
第五章 基于自適應積分預測的三自由度機翼顫振控制
    5.1 引言
    5.2 帶操縱面的三自由度機翼顫振動力學模型
        5.2.1 模型描述
        5.2.2 無量綱化
    5.3 三自由度機翼顫振預測控制
        5.3.1 非線性模型描述
        5.3.2 三自由度機翼顫振預測控制器設計
        5.3.3 穩(wěn)定性證明
        5.3.4 三自由度機翼顫振預測控制及損傷分析仿真
    5.4 機翼顫振自適應積分預測控制
        5.4.1 積分預測控制器
        5.4.2 自適應預測時間設計
        5.4.3 穩(wěn)定性證明
        5.4.4 機翼顫振自適應積分預測控制仿真
    5.5 本章小結
第六章 機翼顫振魯棒自適應預測減損控制
    6.1 引言
    6.2 損傷對機翼顫振的影響特性分析
        6.2.1 損傷-應力特性分析
        6.2.2 損傷對機翼顫振的影響仿真
    6.3 考慮損傷擾動的機翼顫振魯棒預測減損控制
        6.3.1 三自由度機翼顫振魯棒預測控制器設計
        6.3.2 穩(wěn)定性證明
        6.3.3 損傷擾動作用下機翼顫振運動控制仿真
    6.4 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 本文的主要工作總結
    7.2 本文的不足及展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果



本文編號：3870027