直升机独立桨叶自适应振动控制研究
发布时间：2022-12-10 23:57
旋翼是直升机的主要振源,为使直升机振动降至较低水平,旋翼振动主动控制技术得到日益重视。其中,独立桨叶变距控制通过作动器单独对每片桨叶加载高阶谐波,使得桨毂载荷得到有效抑制,并且已经得到大量试验研究证明。本文的研究目的在于在旋翼气弹模型的基础上进行独立桨叶变距控制仿真,研究振动控制规律;并且加入自适应控制算法,研究IBC自适应控制对桨毂载荷的减振效果。本文首先基于Halmiton变分原理和中等变形梁理论建立桨叶的有限元结构动力学模型,并结合Leishaman-Beddoes非定常气动模型和动态入流模型建立旋翼的气弹模型,从而计算旋翼的桨毂振动载荷。采用3片桨叶模型旋翼,建立独立桨叶变距的控制方程,在旋翼前飞状态下单独加载2阶、3阶、4阶谐波量进行IBC的控制仿真,分析各谐波幅值和相位对减振控制的基本规律。加入带有卡尔曼滤波在线辨识的自适应控制算法,采用局部模型,对独立桨叶变距控制进行单输入单输出闭环控制仿真,采用不同性能函数得出的控制律进行仿真结果比较。采用多输入单输出方法进行IBC自适应控制仿真,研究多个谐波控制量进行同时减振控制的效果。采用多输入多输出方法进行IBC自适应控制仿真,研...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 旋翼气弹模型分析
1.2.1 旋翼结构动力学
1.2.2 旋翼空气动力学
1.2.3 气弹响应计算
1.3 直升机高阶谐波和独立桨叶控制
1.3.1 高阶谐波控制
1.3.2 独立桨叶控制
1.3.3 国内外发展现状
1.4 直升机主动控制算法的研究发展
1.5 本文主要研究内容
第二章 旋翼气弹模型
2.1 引言
2.2 旋翼结构模型
2.2.1 桨叶变形
2.2.2 旋翼坐标系
2.2.3 桨叶位移场
2.2.4 桨叶空间有限元离散
2.2.5 应变能变分
2.2.6 动能变分
2.3 旋翼气动载荷模型
2.3.1 入流模型
2.3.2 Leishman-Beddoes非定常气动模型
2.3.3 L-B模型算例验证
2.3.4 气动力虚功变分
2.4 本章小结
第三章 旋翼振动载荷计算
3.1 引言
3.2 桨叶动力学方程求解
3.2.1 Hamilton原理
3.2.2 桨叶运动方程
3.2.3 Newmark积分求解
3.2.4 桨叶动响应算例验证
3.3 旋翼振动载荷计算
3.4 模型旋翼的振动载荷计算
3.4.1 模型桨叶模态验证
3.4.2 悬停响应计算
3.4.3 前飞状态响应计算
3.5 本章小结
第四章 独立桨叶变距控制仿真
4.1 引言
4.2 独立桨叶变距原理及模型假设
4.3 独立桨叶2阶谐波控制3/rev桨毂载荷
4.3.1 相位φ_2对振动载荷的影响
4.3.2 幅值θ_2对振动载荷的影响
4.3.3 2阶谐波幅值、相位对振动载荷的总体影响
4.4 独立桨叶3阶谐波控制3/rev桨毂载荷
4.4.1 相位φ_3对振动载荷的影响
4.4.2 幅值θ_2对振动载荷的影响
4.4.3 3阶谐波幅值、相位对振动载荷的总体影响
4.5 独立桨叶4阶谐波控制3/rev桨毂载荷
4.5.1 相位φ_4对振动载荷的影响
4.5.2 幅值θ_4对振动载荷的影响
4.6 本章小结
第五章 独立桨叶变距自适应控制仿真
5.1 引言
5.2 频域自适应控制算法
5.2.1 独立桨叶控制的旋翼数学模型
5.2.2 系统在线辨识方法
5.2.3 自适应控制律设计
5.3 IBC单输入单输出自适应控制
5.3.1 性能函数J1的自适应控制仿真
5.3.2 性能函数J2的自适应控制仿真
5.3.3 控制律中输入量项加权矩阵取值的影响
5.3.4 随机自适应控制(Jcaution)仿真
5.4 IBC多输入单输出控制仿真
5.5 IBC多输入多输出控制仿真
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 后期研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]直升机随机自适应高阶谐波控制抑振研究[J]. 杨一栋,袁卫东. 振动工程学报. 1996(02)
硕士论文
[1]新型横列式直升机无周期变距旋翼气弹响应及稳定性分析[D]. 姜文骏.南京航空航天大学 2015
[2]复合材料旋翼桨叶参数化建模与减振优化方法研究[D]. 曹冬冬.南京航空航天大学 2013
[3]旋翼振动载荷计算与分析[D]. 孙韬.南京航空航天大学 2010
本文编号：3717753
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 旋翼气弹模型分析
1.2.1 旋翼结构动力学
1.2.2 旋翼空气动力学
1.2.3 气弹响应计算
1.3 直升机高阶谐波和独立桨叶控制
1.3.1 高阶谐波控制
1.3.2 独立桨叶控制
1.3.3 国内外发展现状
1.4 直升机主动控制算法的研究发展
1.5 本文主要研究内容
第二章 旋翼气弹模型
2.1 引言
2.2 旋翼结构模型
2.2.1 桨叶变形
2.2.2 旋翼坐标系
2.2.3 桨叶位移场
2.2.4 桨叶空间有限元离散
2.2.5 应变能变分
2.2.6 动能变分
2.3 旋翼气动载荷模型
2.3.1 入流模型
2.3.2 Leishman-Beddoes非定常气动模型
2.3.3 L-B模型算例验证
2.3.4 气动力虚功变分
2.4 本章小结
第三章 旋翼振动载荷计算
3.1 引言
3.2 桨叶动力学方程求解
3.2.1 Hamilton原理
3.2.2 桨叶运动方程
3.2.3 Newmark积分求解
3.2.4 桨叶动响应算例验证
3.3 旋翼振动载荷计算
3.4 模型旋翼的振动载荷计算
3.4.1 模型桨叶模态验证
3.4.2 悬停响应计算
3.4.3 前飞状态响应计算
3.5 本章小结
第四章 独立桨叶变距控制仿真
4.1 引言
4.2 独立桨叶变距原理及模型假设
4.3 独立桨叶2阶谐波控制3/rev桨毂载荷
4.3.1 相位φ_2对振动载荷的影响
4.3.2 幅值θ_2对振动载荷的影响
4.3.3 2阶谐波幅值、相位对振动载荷的总体影响
4.4 独立桨叶3阶谐波控制3/rev桨毂载荷
4.4.1 相位φ_3对振动载荷的影响
4.4.2 幅值θ_2对振动载荷的影响
4.4.3 3阶谐波幅值、相位对振动载荷的总体影响
4.5 独立桨叶4阶谐波控制3/rev桨毂载荷
4.5.1 相位φ_4对振动载荷的影响
4.5.2 幅值θ_4对振动载荷的影响
4.6 本章小结
第五章 独立桨叶变距自适应控制仿真
5.1 引言
5.2 频域自适应控制算法
5.2.1 独立桨叶控制的旋翼数学模型
5.2.2 系统在线辨识方法
5.2.3 自适应控制律设计
5.3 IBC单输入单输出自适应控制
5.3.1 性能函数J1的自适应控制仿真
5.3.2 性能函数J2的自适应控制仿真
5.3.3 控制律中输入量项加权矩阵取值的影响
5.3.4 随机自适应控制(Jcaution)仿真
5.4 IBC多输入单输出控制仿真
5.5 IBC多输入多输出控制仿真
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 后期研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]直升机随机自适应高阶谐波控制抑振研究[J]. 杨一栋,袁卫东. 振动工程学报. 1996(02)
硕士论文
[1]新型横列式直升机无周期变距旋翼气弹响应及稳定性分析[D]. 姜文骏.南京航空航天大学 2015
[2]复合材料旋翼桨叶参数化建模与减振优化方法研究[D]. 曹冬冬.南京航空航天大学 2013
[3]旋翼振动载荷计算与分析[D]. 孙韬.南京航空航天大学 2010
本文编号：3717753
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3717753.html
