本文關(guān)鍵詞：非線性機(jī)翼氣動彈性顫振的主動控制研究

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【摘要】：氣動彈性的顫振問題廣泛存在于航空航天、土木結(jié)構(gòu)及風(fēng)力發(fā)電等工程領(lǐng)域。隨著飛行器重量及剛度的不斷減小和飛行速度的不斷提高,飛行器氣動彈性顫振問題日漸突出,機(jī)翼的主動顫振控制成為飛行器優(yōu)化控制的研究熱點(diǎn)。本文基于非線性動力學(xué)理論和現(xiàn)代控制理論,對非線性二元機(jī)翼在顫振分析、主動控制方法等方面進(jìn)行了研究,論文的主要工作與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)加下:在定常氣動力條件下對非線性二元機(jī)翼進(jìn)行顫振分析。基于拉格朗日方程建立了機(jī)翼顫振系統(tǒng)動力學(xué)模型,分析了系統(tǒng)的顫振特性,給出了影響顫振速度的各個不同因素,利用描述函數(shù)線性化方法、Routh-Hurwitz判據(jù)和Hopf分岔定理得到臨界顫振速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以帶雙控面的非線性二元機(jī)翼為研究對象,提出一種積分反演滑模主動控制方法,設(shè)計(jì)了氣動彈性機(jī)翼的反演滑�？刂葡到y(tǒng),實(shí)現(xiàn)了浮沉自由度和俯仰自由度的穩(wěn)定跟蹤控制,并基于李雅普諾夫理論進(jìn)行了系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。仿真結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能有效消除機(jī)翼氣動彈性系統(tǒng)的顫振,實(shí)現(xiàn)了期望狀態(tài)的穩(wěn)定跟蹤且削弱了傳統(tǒng)滑模的抖振。針對非線性機(jī)翼外部擾動不確定問題,對以上反演滑模控制方法作出改進(jìn),提出一種基于系統(tǒng)浸入與流形不變(II)的自適應(yīng)反演滑�？刂品椒�,基于II設(shè)計(jì)了整體自適應(yīng)律,結(jié)合super-twisting二階滑模設(shè)計(jì)了氣動彈性機(jī)翼的自適應(yīng)滑模控制系統(tǒng),消除了未知外部擾動對系統(tǒng)的影響。仿真結(jié)果表明:基于II對擾動估計(jì)的準(zhǔn)確性,翼段浮沉位移和俯仰角輸出的穩(wěn)定性得到提高,同時設(shè)計(jì)的控制器加快了系統(tǒng)狀態(tài)的收斂,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)翼 顫振 主動控制 反演 自適應(yīng) super-twisting 浸入與不變
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V211.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 氣動彈性顫振及其控制技術(shù)概述13-16
• 1.2.1 氣動彈性力學(xué)14-15
• 1.2.2 機(jī)翼顫振問題15
• 1.2.3 顫振控制技術(shù)15-16
• 1.3 氣動彈性顫振國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 非線性顫振16-17
• 1.3.2 顫振主動控制17-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-22
• 第2章 二元機(jī)翼氣動彈性分析22-29
• 2.1 非定常氣動力學(xué)22-26
• 2.1.1 Wagner和Theodorsen函數(shù)22-24
• 2.1.2 氣動升力、力矩及其導(dǎo)數(shù)24-25
• 2.1.3 氣動阻尼和剛度25-26
• 2.2 二元機(jī)翼氣動彈性特性分析26-28
• 2.2.1 機(jī)翼模型描述26
• 2.2.2 剛性機(jī)翼氣彈特性分析26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 二元機(jī)翼氣動彈性顫振分析29-50
• 3.1 顫振的基本概念和機(jī)理29-34
• 3.1.1 顫振基本概念29-30
• 3.1.2 顫振臨界速度30
• 3.1.3 影響顫振速度的因素30-31
• 3.1.4 顫振速度與頻率的計(jì)算31-34
• 3.2 描述函數(shù)法34-36
• 3.3 二元機(jī)翼系統(tǒng)顫振特性分析36-42
• 3.3.1 二元機(jī)翼模型36-37
• 3.3.2 機(jī)翼顫振特性分析37-39
• 3.3.3 Hopf分岔定理39-41
• 3.3.4 顫振的穩(wěn)定性分析41-42
• 3.4 實(shí)例分析42-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第4章 二元機(jī)翼的反演滑�？刂�50-65
• 4.1 二元機(jī)翼氣動彈性系統(tǒng)建模50-52
• 4.2 控制方法描述52-56
• 4.2.1 滑模控制53-54
• 4.2.2 反演控制54-55
• 4.2.3 Super-Twisting控制55-56
• 4.3 反演滑�？刂破髟O(shè)計(jì)56-60
• 4.3.1 控制器設(shè)計(jì)56-59
• 4.3.2 穩(wěn)定性分析59-60
• 4.4 仿真分析60-63
• 4.5 結(jié)論63-65
• 第5章 基于浸入與不變的二元機(jī)翼反演滑模控制65-78
• 5.1 系統(tǒng)浸入與流形不變65-67
• 5.2 系統(tǒng)模型67-68
• 5.3 基于浸入與不變的自適應(yīng)反演滑�？刂�68-72
• 5.3.1 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)68-69
• 5.3.2 控制器設(shè)計(jì)69-71
• 5.3.3 穩(wěn)定性分析71-72
• 5.4 仿真分析72-76
• 5.5 結(jié)論76-78
• 總結(jié)與展望78-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)和主要成果87-88
• 致謝88

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1 丁千,王冬立;結(jié)構(gòu)和氣動非線性機(jī)翼顫振分析[J];動力學(xué)與控制學(xué)報(bào);2004年03期

2 謝長川;胡薇薇;楊超;;顫振分析中的特征值排序問題[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識;2007年18期

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4 陳q，

本文編號：794560