繩索平流層飛行器動(dòng)力學(xué)建模與仿真.pdf

1、研究了超壓氣球平臺(tái)以及對(duì)其利用不同海拔之間的風(fēng)速差進(jìn)行軌跡控制的方法，對(duì)超壓氣球、繩索以及系纜軌跡控制系統(tǒng)三者組成的繩索平流層飛行器進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析與建模，針對(duì)整個(gè)飛行系統(tǒng)的特點(diǎn)提出了一種平衡點(diǎn)估算的方法，對(duì)建立的非線性數(shù)學(xué)模型采用Matlab/Simulink進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，并提出了可行的線性化方法。全文的主要內(nèi)容如下： 研究了平流層平臺(tái)的發(fā)展簡(jiǎn)況以及各國(guó)平流層平臺(tái)研究現(xiàn)狀，分析了平流層氣球平臺(tái)及對(duì)其進(jìn)行軌跡控制的研究意義，

2、并對(duì)超壓氣球、繩索以及系纜軌跡控制系統(tǒng)組成的繩索平流層飛行器進(jìn)行了概述，對(duì)該飛行系統(tǒng)建模中存在的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了扼要分析。研究了繩索連接多物體系統(tǒng)常采用的拉格朗日方程動(dòng)力學(xué)建模法，分析了其在本飛行系統(tǒng)建模應(yīng)用中的局限性，提出了本系統(tǒng)適用的建模法。從整體上分析了該飛行系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用“質(zhì)量集中-彈性繩”模型，將超壓氣球和系纜軌跡控制系統(tǒng)也看作繩節(jié)點(diǎn)。然后根據(jù)各部件的動(dòng)力學(xué)特性分別建立數(shù)學(xué)模型，各部件之間通過(guò)“接口”進(jìn)行綜合。定義了飛行系統(tǒng)的

3、平衡點(diǎn)，分析了平衡點(diǎn)估算的難點(diǎn)，并針對(duì)該飛行系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一種可行的通過(guò)趨勢(shì)線估算整個(gè)系統(tǒng)平衡點(diǎn)的方法，對(duì)任意多的繩分段數(shù)均適用。分析了飛行系統(tǒng)各部件之間互相影響的“接口”，將飛行系統(tǒng)各部件合理地進(jìn)行封裝，為建立的數(shù)學(xué)模型搭建了Matlab/Simulink仿真框圖，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真。該方法也對(duì)任意多的繩分段數(shù)均適用。最后，本文將原先建立的大氣密度與風(fēng)速模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，并在此基礎(chǔ)上提出了本飛行系統(tǒng)適用的線性化方法，為將來(lái)控制策略