含时滞反馈的二元翼段阵风载荷减缓主动控制

发布时间：2023-06-15 21:40

　　阵风载荷减缓主动控制,一般通过传感器采集飞行状态量反馈至控制器,然后控制器计算出控制指令发送到作动器,作动器控制副翼偏转来改变飞行器受力情况从而到达减缓阵风载荷的目的,过程中研究者们往往忽略系统中存在的时滞因素。本文以三自由度二元翼段模型为研究对象,考虑到时滞因素的影响,建立了含时滞反馈的二元翼段阵风载荷减缓气动弹性模型,设计了阵风载荷减缓主动控制器,搭建了二元翼段阵风载荷减缓实验平台,并结合数值仿真与风洞实验验证控制器对阵风载荷减缓效率以及滤波器群时延对阵风载荷减缓的影响,主要研究内容如下。(1)建立了含时滞反馈的二元翼段阵风载荷气动弹性模型。通过拉格朗日方程建立了二元翼段的运动微分方程,结合Theodorsen气动理论、Wagner函数以及Küsser函数推导出了基于非定常气动力机翼的状态方程,考虑到时滞因素的影响,将系统中存在的时滞量引入到系统状态方程,并通过离散化方法将连续系统中的状态方程离散化。(2)针对含时滞的阵风载荷减缓系统设计主动控制器。首先通过离散状态变化法将时滞系统等效的转化为无时滞系统;然后基于最优控制理论设计了两种时滞LQ控制器,基于鲁棒控制理论设计H_...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 阵风载荷减缓主动控制技术研究
        1.2.1 阵风载荷减缓主动控制技术概述
        1.2.2 阵风载荷减缓主动控制研究现状
    1.3 阵风载荷减缓中的时滞问题研究
        1.3.1 时滞系统概述
        1.3.2 阵风载荷减缓中的时滞问题研究现状
    1.4 本文的研究内容
第二章 含时滞反馈的阵风载荷减缓气动弹性模型建立
    2.1 引言
    2.2 三自由度二元翼段气动弹性模型的建立
        2.2.1 二元翼段气动弹性模型的设计
        2.2.2 二元翼段气动弹性模型的运动微分方程
    2.3 作用于三自由度二元翼段上的非定常气动力
        2.3.1 二元机翼任意运动的气动力
        2.3.2 阵风对二元机翼所受气动力的影响
    2.4 含时滞反馈的二元翼段状态方程
        2.4.1 基于非定常气动力的机翼状态方程
        2.4.2 引入时滞后机翼状态方程
        2.4.3 时滞系统的离散化
    2.5 本章小结
第三章 阵风减缓时滞控制器与滤波器设计
    3.1 引言
    3.2 时滞LQ控制器设计
        3.2.1 基于状态变化的系统无时滞化
        3.2.2 含时滞反馈的LQ控制器设计
        3.2.3 基于离散状态变化的时滞LQ控制器
        3.2.4 基于输出反馈的LQ控制器
    3.3 鲁棒控制器设计
        3.3.1 H_∞控制器与μ控制器设计
        3.3.2 控制器的求解与降阶
    3.4 数字滤波器滤波器设计
        3.4.1 低通数字滤波器设计
        3.4.2 数字滤波器产生群时延
    3.5 本章小结
第四章 二元翼段阵风载荷减缓实验系统设计
    4.1 引言
    4.2 二元翼段模型的参数测量
    4.3 超声电机运动建模
        4.3.1 超声电机概述
        4.3.2 超声电机关键参数测量
        4.3.3 超声电机PID控制
    4.4 嵌入式控制单元设计
    4.5 传感器选型与设计
        4.5.1 光电式编码器
        4.5.2 激光位移测距器
    4.6 上位机软件开发
        4.6.1 串行通讯接口设计
        4.6.2 基于PyQt5 的图形用户界面开发
    4.7 本章小结
第五章 系统数值仿真与风洞实验
    5.1 引言
    5.2 系统数值仿真
        5.2.1 二元翼段颤振速度计算
        5.2.2 锐边阵风载荷减缓数值仿真
        5.2.3 谐和阵风载荷减缓数值仿真
    5.3 风洞实验
        5.3.1 风洞实验平台的搭建
        5.3.2 实验参数的测量及标定
        5.3.3 阵风载荷减缓主动控制风洞实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文的主要内容概括
    6.2 进一步研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3833723