基于SMA的变体机翼全动水平尾翼精确控制研究

发布时间：2017-08-26 06:07

  本文关键词：基于SMA的变体机翼全动水平尾翼精确控制研究

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【摘要】：现代变体机翼是基于具有自适应能力智能新型材料为驱动器,配合相应的传感器以相应的方式应用到飞行器的固定翼上,通过相应的自适应方式(柔顺、平滑)改变其翼型形状和气动特性,以克服恶劣的飞行环境和提高飞行器的操作性能。本文选用了形状记忆合金(SMA)丝和步进电机两种驱动形式来对变体飞行器中的全动平尾进行驱动,实现平尾的上下偏转和俯仰偏转。首先,对SMA丝驱动器建立了理论分析模型并进行了力学性能实验,获得了SMA丝力学数据;然后,基于SMA的实验数据和步进电机的基本参数,对全动平尾的整体结构进行详细的设计,并对结构中的关键部件进行了相应的静力学特性分析。采用CATIA软件建立了平尾的三维数字模型,在Workbench软件中进行了静力学分析,并完成了零部件的加工和装配。最后根据设计要求,设计了相应的软硬件系统,包括工控机和cRIO-9068嵌入式控制器及配套的数据采集卡,控制系统软件在Labivew图形化编程软件中实现。进一步,根据相应的实验指标进行控制实验,证明了全动平尾的可行性和变体的准确性。
【关键词】：全动平尾 SMA 嵌入式测控系统 虚拟仪器
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 变体机翼的研究及意义13
• 1.2 变体机翼的国内外研究现状13-17
• 1.2.1 国外研究现状13-16
• 1.2.2 国内研究现状16-17
• 1.3 平尾基本概念阐述17-19
• 1.4 本文的研究内容19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 SMA驱动理论分析和性能验证实验20-27
• 2.1 SMA的基本概念20-21
• 2.2 SMA丝性能参数测量实验21-26
• 2.2.1 测试平台21-22
• 2.2.2 SMA丝应力实验22-23
• 2.2.3 SMA丝回复驱动力实验23-24
• 2.2.4 SMA冷却性能实验24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 全动平尾模型结构设计27-49
• 3.1 全动平尾翼型外形设计27-29
• 3.1.1 平尾设计基本要求27-28
• 3.1.2 平尾平面几何形状选择28
• 3.1.3 平尾平面几何形状参数设计28
• 3.1.4 平尾翼型操作面布置28-29
• 3.2 机身后端框架结构设计29-30
• 3.3 平尾偏转部分结构设计30-42
• 3.3.1 设计要求及原理分析30-31
• 3.3.2 上下偏转翼段结构设计31-33
• 3.3.3 上下偏转机构结构设计33-39
• 3.3.4 俯仰翼段结构设计39-42
• 3.4 SMA丝的数量和长度确定42-45
• 3.4.1 SMA丝数量确定42-44
• 3.4.2 SMA丝长度确定44-45
• 3.5 平尾承力部件静力学分析45-48
• 3.5.1 偏转翼段静力学分析45-46
• 3.5.2 转动机构静力学分析46-47
• 3.5.3 接线板静力学分析47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 全动平尾测控系统研究设计49-68
• 4.1 测控系统原理49
• 4.2 测控系统硬件设计49-58
• 4.2.1 SMA丝测控系统50-57
• 4.2.2 步进电机测控系统57-58
• 4.3 测控系统软件设计58-67
• 4.3.1 测控系统软件程序架构59
• 4.3.2 测控系统上位机程序59-63
• 4.3.3 测控系统下位机程序63-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 全动平尾变体实验研究68-73
• 5.1 实验仪器设备68
• 5.2 全动平尾控制实验及分析68-72
• 5.2.1 偏转翼段偏转控制实验69-71
• 5.2.2 俯仰偏转至极限位置控制实验71-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 工作总结73
• 6.2 研究工作展望73-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-78
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文78

【参考文献】

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本文编号：740092