高超声速飞行器机翼颤振减损控制研究
发布时间：2023-12-02 16:18
高超声速飞行器作为一种飞行速度超过5倍音速的飞行器,其极端的飞行环境使飞行器在飞行过程中将面临更加复杂的气动弹性问题。机翼作为飞行器升力产生的主要部件,其颤振问题是高超声速飞行器面临的主要气动弹性问题之一。一旦机翼发生颤振,如果不加以有效控制,机翼所承受的载荷变化将不可避免的影响到飞行器的飞行动态,然后变化的飞行动态将进一步影响机翼的颤振运动。本文综合机翼颤振模型及高超声速飞行器纵向模型,研究考虑飞行动态的机翼颤振特性,并建立损伤模型观察颤振时机翼的损伤演变情况,然后设计控制器对机翼颤振进行有效控制以减缓机翼损伤。论文的主要内容如下:首先,通过拉格朗日方程建立二自由度机翼颤振模型,并利用三阶活塞理论求解颤振时机翼上下表面的非定常气动力。通过耦合方程将高超声速飞行器纵向短周期动态引入到机翼颤振模型中,并通过仿真对考虑飞行动态的机翼颤振与传统颤振模型进行了颤振特性对比。其次,基于应力-应变模型、应变-寿命模型、Miner损伤理论建立线性损伤模型,并依据裂纹疲劳损伤模型的非线性特征,建立基于时间的非线性动态损伤动力学模型,用于估计机翼颤振所造成的损伤,并通过仿真分析所提出的模型与传统机翼颤振...
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机翼颤振问题概述
1.2.2 颤振主动抑制研究现状
1.2.3 结构损伤与机翼损伤估计研究现状
1.3 本文的主要研究内容及安排
第二章 高超声速飞行器机翼颤振系统建模
2.1 引言
2.2 高超声速飞行器二元机翼的非线性模型
2.2.1 机翼动力学模型
2.2.2 非定常气动力与准定常气动力
2.2.3 机翼颤振影响下的高超声速飞行器动力学建模
2.3 机翼颤振特性分析
2.3.1 机翼临界颤振速度
2.3.2 考虑飞行动态的机翼颤振响应
2.4 本章小结
第三章 高超声速飞行器机翼颤振损伤动力学建模
3.1 引言
3.2 连续时间线性疲劳损伤模型
3.2.1 应力-应变关系
3.2.2 应变-损伤关系
3.2.3 基于时间的疲劳损伤在线计算模型
3.3 非线性疲劳损伤模型
3.4 机翼颤振损伤特性分析
3.4.1 问题描述
3.4.2 机翼颤振损伤
3.5 本章小结
第四章 基于预测控制的机翼颤振控制研究
4.1 引言
4.2 非线性系统的最优预测控制理论基础
4.2.1 问题描述
4.2.2 非线性预测控制
4.3 二自由度机翼颤振预测控制
4.3.1 非线性模型描述
4.3.2 二自由度机翼颤振预测控制器设计
4.3.3 稳定性证明
4.3.4 二自由度机翼颤振预测控制仿真
4.4 本章小结
第五章 基于自适应积分预测的三自由度机翼颤振控制
5.1 引言
5.2 带操纵面的三自由度机翼颤振动力学模型
5.2.1 模型描述
5.2.2 无量纲化
5.3 三自由度机翼颤振预测控制
5.3.1 非线性模型描述
5.3.2 三自由度机翼颤振预测控制器设计
5.3.3 稳定性证明
5.3.4 三自由度机翼颤振预测控制及损伤分析仿真
5.4 机翼颤振自适应积分预测控制
5.4.1 积分预测控制器
5.4.2 自适应预测时间设计
5.4.3 稳定性证明
5.4.4 机翼颤振自适应积分预测控制仿真
5.5 本章小结
第六章 机翼颤振鲁棒自适应预测减损控制
6.1 引言
6.2 损伤对机翼颤振的影响特性分析
6.2.1 损伤-应力特性分析
6.2.2 损伤对机翼颤振的影响仿真
6.3 考虑损伤扰动的机翼颤振鲁棒预测减损控制
6.3.1 三自由度机翼颤振鲁棒预测控制器设计
6.3.2 稳定性证明
6.3.3 损伤扰动作用下机翼颤振运动控制仿真
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文的主要工作总结
7.2 本文的不足及展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果
本文编号：3870027
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机翼颤振问题概述
1.2.2 颤振主动抑制研究现状
1.2.3 结构损伤与机翼损伤估计研究现状
1.3 本文的主要研究内容及安排
第二章 高超声速飞行器机翼颤振系统建模
2.1 引言
2.2 高超声速飞行器二元机翼的非线性模型
2.2.1 机翼动力学模型
2.2.2 非定常气动力与准定常气动力
2.2.3 机翼颤振影响下的高超声速飞行器动力学建模
2.3 机翼颤振特性分析
2.3.1 机翼临界颤振速度
2.3.2 考虑飞行动态的机翼颤振响应
2.4 本章小结
第三章 高超声速飞行器机翼颤振损伤动力学建模
3.1 引言
3.2 连续时间线性疲劳损伤模型
3.2.1 应力-应变关系
3.2.2 应变-损伤关系
3.2.3 基于时间的疲劳损伤在线计算模型
3.3 非线性疲劳损伤模型
3.4 机翼颤振损伤特性分析
3.4.1 问题描述
3.4.2 机翼颤振损伤
3.5 本章小结
第四章 基于预测控制的机翼颤振控制研究
4.1 引言
4.2 非线性系统的最优预测控制理论基础
4.2.1 问题描述
4.2.2 非线性预测控制
4.3 二自由度机翼颤振预测控制
4.3.1 非线性模型描述
4.3.2 二自由度机翼颤振预测控制器设计
4.3.3 稳定性证明
4.3.4 二自由度机翼颤振预测控制仿真
4.4 本章小结
第五章 基于自适应积分预测的三自由度机翼颤振控制
5.1 引言
5.2 带操纵面的三自由度机翼颤振动力学模型
5.2.1 模型描述
5.2.2 无量纲化
5.3 三自由度机翼颤振预测控制
5.3.1 非线性模型描述
5.3.2 三自由度机翼颤振预测控制器设计
5.3.3 稳定性证明
5.3.4 三自由度机翼颤振预测控制及损伤分析仿真
5.4 机翼颤振自适应积分预测控制
5.4.1 积分预测控制器
5.4.2 自适应预测时间设计
5.4.3 稳定性证明
5.4.4 机翼颤振自适应积分预测控制仿真
5.5 本章小结
第六章 机翼颤振鲁棒自适应预测减损控制
6.1 引言
6.2 损伤对机翼颤振的影响特性分析
6.2.1 损伤-应力特性分析
6.2.2 损伤对机翼颤振的影响仿真
6.3 考虑损伤扰动的机翼颤振鲁棒预测减损控制
6.3.1 三自由度机翼颤振鲁棒预测控制器设计
6.3.2 稳定性证明
6.3.3 损伤扰动作用下机翼颤振运动控制仿真
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文的主要工作总结
7.2 本文的不足及展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果
本文编号：3870027
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3870027.html
