飞机主动杆结构设计及控制策略研究
发布时间：2022-10-18 17:45
随着飞机电传操纵（Fly-By-Wire,FBW）系统的不断发展与成熟应用,侧杆系统的诸多优点日益凸显,现代先进飞机的驾驶杆装置逐渐由传统的中央驾驶杆/盘发展为侧杆装置。与力反馈特性单一的被动式侧杆系统（Passive Side-stick System,PSS）相比较,力反馈特性可随飞机飞行状态变化的主动式侧杆系统（Active Side-stick System,ASS）将成为飞机未来驾驶杆系统的主流。所以设计出符合要求的主动侧杆装置（Active Sidestick Device,ASD）成为实现ASS功能的首要任务。本文基于航空工业某研究所下一代战斗机主动侧杆的预研项目,以ASD为研究对象,以设计出符合要求的ASD为目标,利用三维数字设计软件SolidWorks和有限元分析软件Workbench以及Simulink仿真平台,结合试验验证,在ASD机械结构设计、力学特性分析、结构优化及控制策略等方面进行详细研究,主要内容如下:（1）结合ASS的工作原理,详细分析ASD的功能。根据要求,对比分析力加载执行器以及各传动方案的优缺点,选取合适的力加载执行器以及整体传动方案。（2）针对A...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 飞机驾驶杆发展
1.2.1 飞机操纵系统的发展
1.2.2 飞机驾驶杆装置的发展
1.2.3 驾驶杆的力加载系统发展概况
1.3 国内外主动杆研究现状
1.4 技术路线及主要研究内容
2 主动杆总体结构方案研究
2.1 主动杆系统的原理
2.2 力加载执行器的选择
2.3 机械传动方案的选择
2.4 本章小结
3 主动杆机械结构设计
3.1 两自由度操纵隔离机构
3.2 主动杆工作模式切换机构
3.3 关键零部件的设计与选取
3.3.1 齿轮的设计
3.3.2 弹簧的设计
3.3.3 其他关键部件选取
3.4 ASD三维模型的建立
3.5 本章小结
4 关键零部件的分析与优化
4.1 有限单元法与优化设计概述
4.1.1 有限单元法概述
4.1.2 有限元分析软件应用简介
4.1.3 优化设计概述
4.2 操纵隔离机构的分析与优化
4.2.1 操纵隔离机构的模态分析
4.2.2 操纵隔离机构的优化
4.2.3 操纵隔离机构的静力学分析
4.3 机架的分析与优化
4.3.1 机架的模态分析
4.3.2 机架的随机振动分析
4.3.3 机架的静力学分析
4.3.4 机架的优化
4.4 本章小结
5 主动杆控制策略研究
5.1 位置伺服系统控制策略设计
5.1.1 建立位置伺服控制系统的数学模型
5.1.2 控制器的设计
5.1.3 位置伺服系统的仿真与分析
5.2 力伺服系统控制策略设计
5.2.1 建立力伺服控制系统的数学模型
5.2.2 按扰动补偿的复合校正
5.2.3 力伺服系统的仿真与分析
5.3 系统性能试验
5.3.1 试验设备
5.3.2 试验原理与过程
5.3.3 试验结果分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Vibration Modal Analysis of Compressor Blade based on ANSYS[J]. ZHENG Guang-hua,LI Jia-lin,TIAN Xue,LEI Zi-han. International Journal of Plant Engineering and Management. 2017(02)
[2]飞机主动侧杆系统的杆力控制方法研究[J]. 王欢,孙永荣,孙旭东,赵伟. 测控技术. 2016(12)
[3]基于ANSYS Workbench某机载电子设备随机振动响应分析[J]. 巫发茂,蒋龙,王健,朱维兵. 现代电子技术. 2016(10)
[4]飞行模拟器操纵负荷系统多余力的抑制[J]. 赵劲松,叶正茂,沈刚,韩俊伟. 哈尔滨工程大学学报. 2012(08)
[5]矿用多功能车动臂的有限元模态分析[J]. 张国栋. 煤矿机械. 2012(07)
[6]一种飞机模拟驾驶力反馈设备的设计与实现[J]. 刘斌,郭卫东,宋传涛,刘冠阳. 机械制造与自动化. 2012(03)
[7]飞行模拟器操纵负荷系统内回路的逆模型控制[J]. 赵劲松,叶正茂,沈刚,韩俊伟. 西安交通大学学报. 2012(04)
[8]基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化[J]. 姜衡,管贻生,邱志成,张宪民,陈忠,许冠. 机械工程学报. 2011(11)
[9]无刷直流力矩电动机双闭环控制策略仿真分析[J]. 黄智,郭宏,王大彧,徐金全. 北京航空航天大学学报. 2011(01)
[10]基于序列响应面法的汽车结构耐撞性多目标粒子群优化设计[J]. 孙光永,李光耀,钟志华,张勇. 机械工程学报. 2009(02)
博士论文
[1]飞行模拟器操纵负荷系统力感模拟的研究[D]. 赵劲松.哈尔滨工业大学 2013
[2]飞行模拟器液压操纵负荷系统力感模拟方法研究[D]. 齐潘国.哈尔滨工业大学 2009
[3]飞行模拟器操纵负荷系统关键技术及原理样机研制[D]. 王辉.天津大学 2007
硕士论文
[1]飞机主动侧杆控制方案的研究与设计[D]. 王欢.南京航空航天大学 2018
[2]直流电机伺服控制技术研究与实现[D]. 王刚.大连理工大学 2013
[3]一种电动式操纵负荷系统控制特性研究[D]. 关理想.南京航空航天大学 2011
[4]飞机主动驾驶杆控制系统的研究与实现[D]. 丁佐权.南京航空航天大学 2010
[5]飞机电传操纵系统安全性分析方法的研究[D]. 柯瑞同.中国民航大学 2009
[6]飞机主动驾驶杆机械结构与控制方案研究[D]. 王君龙.南京航空航天大学 2008
本文编号：3692768
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 飞机驾驶杆发展
1.2.1 飞机操纵系统的发展
1.2.2 飞机驾驶杆装置的发展
1.2.3 驾驶杆的力加载系统发展概况
1.3 国内外主动杆研究现状
1.4 技术路线及主要研究内容
2 主动杆总体结构方案研究
2.1 主动杆系统的原理
2.2 力加载执行器的选择
2.3 机械传动方案的选择
2.4 本章小结
3 主动杆机械结构设计
3.1 两自由度操纵隔离机构
3.2 主动杆工作模式切换机构
3.3 关键零部件的设计与选取
3.3.1 齿轮的设计
3.3.2 弹簧的设计
3.3.3 其他关键部件选取
3.4 ASD三维模型的建立
3.5 本章小结
4 关键零部件的分析与优化
4.1 有限单元法与优化设计概述
4.1.1 有限单元法概述
4.1.2 有限元分析软件应用简介
4.1.3 优化设计概述
4.2 操纵隔离机构的分析与优化
4.2.1 操纵隔离机构的模态分析
4.2.2 操纵隔离机构的优化
4.2.3 操纵隔离机构的静力学分析
4.3 机架的分析与优化
4.3.1 机架的模态分析
4.3.2 机架的随机振动分析
4.3.3 机架的静力学分析
4.3.4 机架的优化
4.4 本章小结
5 主动杆控制策略研究
5.1 位置伺服系统控制策略设计
5.1.1 建立位置伺服控制系统的数学模型
5.1.2 控制器的设计
5.1.3 位置伺服系统的仿真与分析
5.2 力伺服系统控制策略设计
5.2.1 建立力伺服控制系统的数学模型
5.2.2 按扰动补偿的复合校正
5.2.3 力伺服系统的仿真与分析
5.3 系统性能试验
5.3.1 试验设备
5.3.2 试验原理与过程
5.3.3 试验结果分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Vibration Modal Analysis of Compressor Blade based on ANSYS[J]. ZHENG Guang-hua,LI Jia-lin,TIAN Xue,LEI Zi-han. International Journal of Plant Engineering and Management. 2017(02)
[2]飞机主动侧杆系统的杆力控制方法研究[J]. 王欢,孙永荣,孙旭东,赵伟. 测控技术. 2016(12)
[3]基于ANSYS Workbench某机载电子设备随机振动响应分析[J]. 巫发茂,蒋龙,王健,朱维兵. 现代电子技术. 2016(10)
[4]飞行模拟器操纵负荷系统多余力的抑制[J]. 赵劲松,叶正茂,沈刚,韩俊伟. 哈尔滨工程大学学报. 2012(08)
[5]矿用多功能车动臂的有限元模态分析[J]. 张国栋. 煤矿机械. 2012(07)
[6]一种飞机模拟驾驶力反馈设备的设计与实现[J]. 刘斌,郭卫东,宋传涛,刘冠阳. 机械制造与自动化. 2012(03)
[7]飞行模拟器操纵负荷系统内回路的逆模型控制[J]. 赵劲松,叶正茂,沈刚,韩俊伟. 西安交通大学学报. 2012(04)
[8]基于响应面法的立式加工中心动静态多目标优化[J]. 姜衡,管贻生,邱志成,张宪民,陈忠,许冠. 机械工程学报. 2011(11)
[9]无刷直流力矩电动机双闭环控制策略仿真分析[J]. 黄智,郭宏,王大彧,徐金全. 北京航空航天大学学报. 2011(01)
[10]基于序列响应面法的汽车结构耐撞性多目标粒子群优化设计[J]. 孙光永,李光耀,钟志华,张勇. 机械工程学报. 2009(02)
博士论文
[1]飞行模拟器操纵负荷系统力感模拟的研究[D]. 赵劲松.哈尔滨工业大学 2013
[2]飞行模拟器液压操纵负荷系统力感模拟方法研究[D]. 齐潘国.哈尔滨工业大学 2009
[3]飞行模拟器操纵负荷系统关键技术及原理样机研制[D]. 王辉.天津大学 2007
硕士论文
[1]飞机主动侧杆控制方案的研究与设计[D]. 王欢.南京航空航天大学 2018
[2]直流电机伺服控制技术研究与实现[D]. 王刚.大连理工大学 2013
[3]一种电动式操纵负荷系统控制特性研究[D]. 关理想.南京航空航天大学 2011
[4]飞机主动驾驶杆控制系统的研究与实现[D]. 丁佐权.南京航空航天大学 2010
[5]飞机电传操纵系统安全性分析方法的研究[D]. 柯瑞同.中国民航大学 2009
[6]飞机主动驾驶杆机械结构与控制方案研究[D]. 王君龙.南京航空航天大学 2008
本文编号：3692768
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