多控制面大展弦比机翼的颤振分析与主动抑制
发布时间：2022-10-22 17:46
高空长航时无人机拥有十分广阔的应用前景,现在已经成为国内外航空设计工程的研究热点。此类飞行器的机翼普遍具有大展弦比、大柔性的结构特点,在气动载荷作用下容易产生较大的变形,计算这种类型机翼的颤振速度时就需要考虑几何非线性因素的影响。本文首先针对某大展弦比机翼进行了结构建模与线性颤振分析。然后采用“增量有限元”法和“准模态”法,通过DMAP语言编写新的NASTRAN求解序列,得到了机翼在自重及给定飞行条件下的静气动弹性变形以及静平衡位置处的模态,根据此模态计算大展弦比机翼在考虑几何非线性效应下的颤振临界速度。结果表明,受几何非线性因素的影响,机翼的颤振临界速度会有所降低。颤振会对机翼结构造成灾难性的破坏,颤振主动抑制技术可以显著的提高飞行器的气动弹性稳定性,近年来逐渐成为设计人员防颤振措施的首选。本文通过在机翼的后缘安装两个控制面来实现颤振主动抑制的工作。首先讨论增加控制面对机翼颤振特性的影响,然后通过有理函数拟合法得到时域内的气动力表达式,采用伺服电机作为作动器,在翼尖处安装加速度传感器,建立了带有控制面的机翼气动伺服弹性模型,并将模型在Simulink/Matlab中做了相应的开环时域...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 气动弹性力学概述
1.2 气动弹性问题国内外研究现状
1.2.1 几何非线性问题概述
1.2.2 颤振主动抑制概述
1.3 本文主要研究内容和安排
第二章 颤振分析基本理论
2.1 引言
2.2 亚音速偶极子格网法
2.3 无线板样条插值法
2.4 线性颤振分析
2.4.1 气动弹性方程
2.4.2 颤振分析方法
2.4.2.1 V-g法
2.4.2.2 p-k法
2.5 本章小结
第三章 非线性气动弹性分析
3.1 引言
3.2 DAMP语言和MSC.NASTRAN软件简介
3.2.1 DAMP语言
3.2.2 MSC.NASTRAN颤振分析模块
3.3 线性颤振分析
3.3.1 机翼有限元模型
3.3.2 机翼线性颤振分析
3.4 非线性颤振分析
3.4.1 “增量有限元”法
3.4.2 非线性颤振分析基本理论
3.4.3 非线性颤振分析流程
3.4.4 算例
3.5 本章小结
第四章 气动伺服弹性建模
4.1 引言
4.2 时域气动力
4.2.1 最小状态近似法
4.2.2 Roger近似法
4.3 气动伺服弹性系统状态空间方程
4.3.1 控制面刚体偏转模态
4.3.2 作动器模型
4.3.3 传感器模型
4.3.4 气动伺服弹性系统状态空间方程
4.4 算例
4.4.1 带有控制面机翼的颤振分析
4.4.2 状态空间开环时域仿真
4.5 本章小结
第五章 颤振主动抑制
5.1 引言
5.2 PID控制
5.2.1 PID控制理论简介
5.2.2 算例
5.3 模型预测控制
5.3.1 模型预测控制理论简介
5.3.2 状态空间模型预测控制算法
5.3.3 目标函数及其约束
5.3.4 算例
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LMI的不确定结构鲁棒H∞控制研究[J]. 王磊,谭平,崔林钊,周福霖. 振动工程学报. 2018(04)
[2]基于模型预测及控制分配的阵风缓和研究[J]. 刘璟龙,胡陟,章卫国,许李伟,何启志. 西北工业大学学报. 2017(02)
[3]基于H∞控制和μ控制的二元机翼颤振主动抑制分析[J]. 李明,于明礼,芮俊俊. 机电工程. 2017(03)
[4]基于压电作动器/传感器的升力面颤振主动抑制[J]. 岳承宇,王立峰,赵永辉. 动力学与控制学报. 2015(05)
[5]Active flutter suppression of a multiple-actuated-wing wind tunnel model[J]. Qian Wenmin,Huang Rui,Hu Haiyan,Zhao Yonghui. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(06)
[6]基于流固耦合方法的大展弦比机翼非线性颤振特性分析[J]. 马艳峰,贺尔铭,曾宪昂,李俊杰,唐长红. 西北工业大学学报. 2014(04)
[7]柔性飞机非线性气动弹性与飞行动力学耦合静、动态特性[J]. 张健,向锦武. 航空学报. 2011(09)
[8]大展弦比机翼的非线性气弹响应分析[J]. 冉玉国,刘会,张金梅,韩景龙. 空气动力学学报. 2009(04)
[9]高空长航时无人机的发展特点及技术难点探讨[J]. 曹秋生,张会军. 中国电子科学研究院学报. 2008(01)
[10]大展弦比复合材料机翼的非线性颤振分析[J]. 刘湘宁,向锦武. 航空学报. 2006(02)
博士论文
[1]基于超声电机作动器的二维翼段颤振主动抑制[D]. 于明礼.南京航空航天大学 2006
本文编号：3696571
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 气动弹性力学概述
1.2 气动弹性问题国内外研究现状
1.2.1 几何非线性问题概述
1.2.2 颤振主动抑制概述
1.3 本文主要研究内容和安排
第二章 颤振分析基本理论
2.1 引言
2.2 亚音速偶极子格网法
2.3 无线板样条插值法
2.4 线性颤振分析
2.4.1 气动弹性方程
2.4.2 颤振分析方法
2.4.2.1 V-g法
2.4.2.2 p-k法
2.5 本章小结
第三章 非线性气动弹性分析
3.1 引言
3.2 DAMP语言和MSC.NASTRAN软件简介
3.2.1 DAMP语言
3.2.2 MSC.NASTRAN颤振分析模块
3.3 线性颤振分析
3.3.1 机翼有限元模型
3.3.2 机翼线性颤振分析
3.4 非线性颤振分析
3.4.1 “增量有限元”法
3.4.2 非线性颤振分析基本理论
3.4.3 非线性颤振分析流程
3.4.4 算例
3.5 本章小结
第四章 气动伺服弹性建模
4.1 引言
4.2 时域气动力
4.2.1 最小状态近似法
4.2.2 Roger近似法
4.3 气动伺服弹性系统状态空间方程
4.3.1 控制面刚体偏转模态
4.3.2 作动器模型
4.3.3 传感器模型
4.3.4 气动伺服弹性系统状态空间方程
4.4 算例
4.4.1 带有控制面机翼的颤振分析
4.4.2 状态空间开环时域仿真
4.5 本章小结
第五章 颤振主动抑制
5.1 引言
5.2 PID控制
5.2.1 PID控制理论简介
5.2.2 算例
5.3 模型预测控制
5.3.1 模型预测控制理论简介
5.3.2 状态空间模型预测控制算法
5.3.3 目标函数及其约束
5.3.4 算例
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LMI的不确定结构鲁棒H∞控制研究[J]. 王磊,谭平,崔林钊,周福霖. 振动工程学报. 2018(04)
[2]基于模型预测及控制分配的阵风缓和研究[J]. 刘璟龙,胡陟,章卫国,许李伟,何启志. 西北工业大学学报. 2017(02)
[3]基于H∞控制和μ控制的二元机翼颤振主动抑制分析[J]. 李明,于明礼,芮俊俊. 机电工程. 2017(03)
[4]基于压电作动器/传感器的升力面颤振主动抑制[J]. 岳承宇,王立峰,赵永辉. 动力学与控制学报. 2015(05)
[5]Active flutter suppression of a multiple-actuated-wing wind tunnel model[J]. Qian Wenmin,Huang Rui,Hu Haiyan,Zhao Yonghui. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(06)
[6]基于流固耦合方法的大展弦比机翼非线性颤振特性分析[J]. 马艳峰,贺尔铭,曾宪昂,李俊杰,唐长红. 西北工业大学学报. 2014(04)
[7]柔性飞机非线性气动弹性与飞行动力学耦合静、动态特性[J]. 张健,向锦武. 航空学报. 2011(09)
[8]大展弦比机翼的非线性气弹响应分析[J]. 冉玉国,刘会,张金梅,韩景龙. 空气动力学学报. 2009(04)
[9]高空长航时无人机的发展特点及技术难点探讨[J]. 曹秋生,张会军. 中国电子科学研究院学报. 2008(01)
[10]大展弦比复合材料机翼的非线性颤振分析[J]. 刘湘宁,向锦武. 航空学报. 2006(02)
博士论文
[1]基于超声电机作动器的二维翼段颤振主动抑制[D]. 于明礼.南京航空航天大学 2006
本文编号：3696571
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3696571.html
