大柔性飛行器結構與控制綜合分析與優(yōu)化設計.pdf

1、大柔性飛行器是一類具有大展弦比和結構柔性的新型航空器，由于具有高空長航時飛行和執(zhí)行多種任務的能力，戰(zhàn)略戰(zhàn)術價值極高。然而，大柔性飛行器飛行時會產生大的結構變形，這極大地影響其飛行特性，因此有必要對此類飛行器的建模和氣動分析做深入研究。本文以大柔性飛行器為對象，對其建模、運動特性分析、控制器設計和飛行器結構參數優(yōu)化等問題展開研究。
　　首先，對飛翼式布局的大柔性飛行器完成了動力學建模過程，利用Gibson等人的結構動力學建模方法結合

2、飛行力學對模型進行了常規(guī)解耦，然后對建立的簡化模型進行了配平和線性化處理。針對模型不同的展向彎曲變形的柔性單元的剛度和阻尼找出了不同的工作點，分別得到了各工作點下的線性模型。
　　其次，采用了基于常平均速度的狀態(tài)空間Newmark法分析了大柔性飛行器模型運動特性。根據得到的零輸入響應曲線，分析了在不同剛度和阻尼條件下的非線性模型飛行動力學特性以及剛度和阻尼對飛行特性的影響。通過給定輸入的擾動信號研究飛行器主動操縱下的變形模式。

3、r>　　然后，對大柔性飛行器線性模型進行模型穩(wěn)定性和可控性分析。對不穩(wěn)定的線性模型采用狀態(tài)反饋的LQR控制器得到穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，通過改變權重矩陣Q和R得到了適合線性模型的最優(yōu)反饋K陣，驗證了擾動作用下的運動曲線變化。然后，由單純LQR控制器響應較慢的缺點推出了LQR+自適應控制器完成對模型控制的優(yōu)化設計。
　　最后，在考慮控制約束的條件下，對模型的剛度和阻尼進行了優(yōu)化設計，完成了不穩(wěn)定系統(tǒng)可鎮(zhèn)定區(qū)域最大化的優(yōu)化過程。利用粒子群優(yōu)化