發(fā)布時(shí)間：2023-12-02 08:55

　　彈射折疊翼飛行機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)巡航、偵查、打擊功能一體,但是折疊方案會(huì)使其結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,限制控制舵面效力。變形技術(shù)不僅能夠改變飛行器的氣動(dòng)特性,適應(yīng)復(fù)雜多變的任務(wù)環(huán)境,還能提高其控制效率和機(jī)動(dòng)性。本文提出了一款新型彈射式變掠角串置翼飛行機(jī)器人,結(jié)合了變掠角技術(shù)和彈射折疊翼飛行機(jī)器人技術(shù),具有4個(gè)掠角可變的機(jī)翼,不僅能夠通過掠角變形替代升降舵和副翼控制飛行姿態(tài),而且能夠利用變形實(shí)現(xiàn)多任務(wù)飛行。本文主要從結(jié)構(gòu)布局以及非定常氣動(dòng)特性、動(dòng)力學(xué)建模、軌跡跟蹤與姿態(tài)鎮(zhèn)定、飛行模式切換穩(wěn)定控制角度進(jìn)行研究,并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。變掠角串置翼飛行機(jī)器人采用串置翼布局,不僅能夠提升載荷和控制效力,通過合理分配四個(gè)機(jī)翼掠角變形量還能夠降低變形引起的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)耦合。設(shè)計(jì)了飛行機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的彈射器,研究了兩種用于提升機(jī)敏性的電機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)。針對(duì)不同垂直翼間距的機(jī)翼布局方案,利用CFD方法分析其氣動(dòng)特性優(yōu)劣,選用了更合適的機(jī)翼布局。由于飛行機(jī)器人彈射展開過程會(huì)引起其周圍流場劇烈變化,在Fluent中利用動(dòng)網(wǎng)格方法研究了展開過程的非定常氣動(dòng)力變化規(guī)律,為后續(xù)飛行機(jī)器人控制設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究提供了依據(jù)。變掠角串置...

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 彈射折疊翼飛行機(jī)器人研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 彈射折疊翼飛行機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 彈射折疊翼飛行機(jī)器人發(fā)展綜述
    1.3 飛行器變形技術(shù)概況及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 飛行器變形技術(shù)概況
        1.3.2 變形無人飛行器研究現(xiàn)狀
    1.4 彈射變形飛行機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展
        1.4.1 飛行機(jī)器人彈射技術(shù)研究進(jìn)展
        1.4.2 變形飛行機(jī)器人氣動(dòng)問題研究進(jìn)展
        1.4.3 變形飛行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展
        1.4.4 變形飛行機(jī)器人控制技術(shù)研究進(jìn)展
    1.5 彈射變掠角串置翼飛行機(jī)器人研究的關(guān)鍵問題
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 彈射式變掠角串置翼飛行機(jī)器人設(shè)計(jì)與氣動(dòng)特性分析
    2.1 引言
    2.2 彈射變掠角串置翼飛行機(jī)器人設(shè)計(jì)
        2.2.1 變掠角串置翼飛行機(jī)器人構(gòu)型
        2.2.2 推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析
        2.2.3 彈射系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
    2.3 基于CFD的氣動(dòng)仿真模型建立
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 計(jì)算域的網(wǎng)格劃分
        2.3.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果檢驗(yàn)
    2.4 兩種機(jī)翼布局的定常氣動(dòng)特性對(duì)比分析
        2.4.1 兩種機(jī)翼布局的結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.4.2 氣動(dòng)仿真結(jié)果分析
    2.5 機(jī)翼變形展開過程的非定常氣動(dòng)特性研究
        2.5.1 非定常氣動(dòng)特性分析
        2.5.2 非定常氣動(dòng)特性形成機(jī)理研究
        2.5.3 折疊狀態(tài)和展開狀態(tài)彈射過程氣動(dòng)力對(duì)比
    2.6 本章小結(jié)
第3章 變掠角串置翼飛行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模及分析
    3.1 引言
    3.2 變掠角串置翼飛行機(jī)器人基本描述
        3.2.1 常用坐標(biāo)系定義及轉(zhuǎn)換關(guān)系
        3.2.2 飛行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及變形規(guī)劃
        3.2.3 作用在飛行機(jī)器人上的氣動(dòng)力和力矩
    3.3 飛行機(jī)器人Kane動(dòng)力學(xué)模型建立
        3.3.1 廣義坐標(biāo)和廣義速率
        3.3.2 子剛體的偏速度和偏角速度
        3.3.3 系統(tǒng)廣義主動(dòng)力和廣義慣性力
        3.3.4 模型建立
    3.4 縱向動(dòng)力學(xué)分析
        3.4.1 模型簡化
        3.4.2 對(duì)稱變形動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
        3.4.3 對(duì)稱變形與升降舵控制效應(yīng)對(duì)比
    3.5 橫側(cè)向動(dòng)力學(xué)分析
        3.5.1 模型簡化
        3.5.2 不對(duì)稱變形動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
        3.5.3 不對(duì)稱掠角變形與副翼控制效應(yīng)對(duì)比
    3.6 本章小結(jié)
第4章 變掠角串置翼飛行機(jī)器人的軌跡跟蹤與姿態(tài)鎮(zhèn)定
    4.1 引言
    4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理
    4.3 縱向運(yùn)動(dòng)的自適應(yīng)滑模控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 變形飛行機(jī)器人縱向運(yùn)動(dòng)控制模型分析
        4.3.2 基于全局漸進(jìn)穩(wěn)定的外環(huán)控制律設(shè)計(jì)
        4.3.3 縱向系統(tǒng)內(nèi)環(huán)自適應(yīng)滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)
        4.3.4 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    4.4 橫向運(yùn)動(dòng)的滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
        4.4.1 變形飛行機(jī)器人橫向運(yùn)動(dòng)控制模型分析
        4.4.2 橫向欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型解耦
        4.4.3 基于Hurwitz穩(wěn)定的飛行機(jī)器人航向滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)及收斂性分析
    4.5 仿真及結(jié)果分析
        4.5.1 縱向運(yùn)動(dòng)仿真
        4.5.2 橫向運(yùn)動(dòng)仿真
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于多胞型系統(tǒng)的飛行機(jī)器人模式切換穩(wěn)定控制
    5.1 引言
    5.2 飛行機(jī)器人模式切換過程多胞LPV模型建立
        5.2.1 基于Jacobian線性化的LPV模型建立
        5.2.2 平衡狀態(tài)穩(wěn)定特性分析
        5.2.3 多胞型轉(zhuǎn)換
    5.3 基于多胞型形式的增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        5.3.1 多胞型魯棒增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        5.3.2 考慮輸入飽和的LQR狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)
    5.4 模式切換過程仿真分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 彈射變掠角串置翼飛行機(jī)器人實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 飛行機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成
        6.2.1 變掠角串置翼飛行機(jī)器人本體
        6.2.2 飛行機(jī)器人電子艙
        6.2.3 地面站設(shè)備
    6.3 飛行機(jī)器人基本功能測試實(shí)驗(yàn)
        6.3.1 飛行機(jī)器人變形運(yùn)動(dòng)測試
        6.3.2 開環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試
        6.3.3 姿態(tài)鎮(zhèn)定控制演示
    6.4 飛行實(shí)驗(yàn)
        6.4.1 彈射起飛測試
        6.4.2 姿態(tài)控制測試
        6.4.3 軌跡跟蹤與姿態(tài)鎮(zhèn)定控制算法驗(yàn)證
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡歷



本文編號(hào)：3869332