大柔性飛行器結(jié)構(gòu)與控制綜合分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、大柔性飛行器是一類具有大展弦比和結(jié)構(gòu)柔性的新型航空器，由于具有高空長(zhǎng)航時(shí)飛行和執(zhí)行多種任務(wù)的能力，戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)價(jià)值極高。然而，大柔性飛行器飛行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的結(jié)構(gòu)變形，這極大地影響其飛行特性，因此有必要對(duì)此類飛行器的建模和氣動(dòng)分析做深入研究。本文以大柔性飛行器為對(duì)象，對(duì)其建模、運(yùn)動(dòng)特性分析、控制器設(shè)計(jì)和飛行器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等問(wèn)題展開研究。
　　首先，對(duì)飛翼式布局的大柔性飛行器完成了動(dòng)力學(xué)建模過(guò)程，利用Gibson等人的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模方法結(jié)合

2、飛行力學(xué)對(duì)模型進(jìn)行了常規(guī)解耦，然后對(duì)建立的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了配平和線性化處理。針對(duì)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(diǎn)，分別得到了各工作點(diǎn)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(yùn)動(dòng)特性。根據(jù)得到的零輸入響應(yīng)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(dòng)力學(xué)特性以及剛度和阻尼對(duì)飛行特性的影響。通過(guò)給定輸入的擾動(dòng)信號(hào)研究飛行器主動(dòng)操縱下的變形模式。

3、r>　　然后，對(duì)大柔性飛行器線性模型進(jìn)行模型穩(wěn)定性和可控性分析。對(duì)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(guò)改變權(quán)重矩陣Q和R得到了適合線性模型的最優(yōu)反饋K陣，驗(yàn)證了擾動(dòng)作用下的運(yùn)動(dòng)曲線變化。然后，由單純LQR控制器響應(yīng)較慢的缺點(diǎn)推出了LQR+自適應(yīng)控制器完成對(duì)模型控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　最后，在考慮控制約束的條件下，對(duì)模型的剛度和阻尼進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(guò)程。利用粒子群優(yōu)化