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微小型无人直升机地面效应建模

浙江大学学报（工学版） 2014年第1期48卷 154-160页

作者：陈迪仕张宇李平浙江大学航空航天学院浙江杭州310027 浙江大学控制科学与工程学系浙江杭州310027

为了实现无人直升机近地面的平稳控制,建立较准确的近地面的直升机模型.通过实验和数据分析,研究微小型无人直升机地面效应对升力的影响.使直升机在不同载荷下保持悬停状态,测出在有地面效应(IGE)和没有地面效应(OGE)时的升力,进行定性... 详细信息

为了实现无人直升机近地面的平稳控制,建立较准确的近地面的直升机模型.通过实验和数据分析,研究微小型无人直升机地面效应对升力的影响.使直升机在不同载荷下保持悬停状态,测出在有地面效应(IGE)和没有地面效应(OGE)时的升力,进行定性分析比较,标定出旋翼提供的升力与总距的对应关系.保持直升机载荷不变,让直升机在不同的离地高度下,测出悬停时总距,参照第一步结果,可以算出不同高度下地效产生的升力及其占直升机自身重力的比重k,拟合出k关于高度的函数.在离地高度为某一定值的情况下,考虑此时的地效升力,搭建直升机非线性Simulink仿真模型.将实际悬停时的遥控器输入数据分别用于有地效和无地效的直升机仿真模型的输入,有地效的直升机模型输出的垂向速度和高度的变化更接近于实际试验数据,高度变化较小,证明了加入地效后的直升机模型在垂直方向上有很大的改进.

关键词：无人直升机地面效应悬停

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某新型远程自主水下航行器建模研究

西北工业大学学报 2006年第4期24卷 457-462页

作者：严卫生西北工业大学航海学院陕西西安710072

根据某新型远程自主水下航行器的组成和特点,通过对其进行动力学和运动学分析,基于经典的动量和动量矩定理,建立了该新型自主水下航行器的数学模型。该模型不仅可以用来模拟航行器的正常巡航状态,而且可以用来模拟航行器的悬停状态,可... 详细信息

根据某新型远程自主水下航行器的组成和特点,通过对其进行动力学和运动学分析,基于经典的动量和动量矩定理,建立了该新型自主水下航行器的数学模型。该模型不仅可以用来模拟航行器的正常巡航状态,而且可以用来模拟航行器的悬停状态,可用于航行器的操纵性分析及控制系统的设计与仿真。

关键词：自主水下航行器巡航悬停建模

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一种直升机运动模态中纵横向耦合分析方法

航空动力学报 2017年第7期32卷 1639-1647页

作者：陈元陈仁良南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

提出了一种定量分析直升机纵横向耦合特性的方法,包括运动模态中状态量间耦合作用的幅值特性、时间特性和积分特性。幅值特性描述耦合作用的相对强弱,时间特性描述耦合作用起增强/减弱作用的时间比例,积分特性描述耦合作用引起状态量发... 详细信息

提出了一种定量分析直升机纵横向耦合特性的方法,包括运动模态中状态量间耦合作用的幅值特性、时间特性和积分特性。幅值特性描述耦合作用的相对强弱,时间特性描述耦合作用起增强/减弱作用的时间比例,积分特性描述耦合作用引起状态量发散/收敛的快慢。将该方法应用于"美洲豹"直升机悬停状态的典型纵向振荡模态,对比分析了该运动模态纵横向分离和纵横向耦合情况下状态量之间的耦合特性。分析发现,纵横向耦合使得横向速度和滚转角速度对俯仰角速度产生耦合,耦合强度是纵向速度对俯仰角速度耦合作用的近3倍,并加快了俯仰角速度的发散。纵横向耦合显著改变了该运动模态的耦合特性,进而影响了其稳定性。

关键词：直升机飞行动力学悬停耦合运动模态

SY-Ⅱ水下机器人-机械手系统的协调运动控制

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华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第5期45卷 77-83页

作者：李冀永万磊黄海秦洪德哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为减小机械手的运动对水下机器人-机械手系统(UVMS)悬停抓取造成的影响,以SY-Ⅱ型UVMS为平台,针对其系统结构建立了一套基于模型的协调运动控制方法.根据牛顿-欧拉反向递推算法建立了包含因机械手运动引起的耦合力和恢复力的扰动力模型... 详细信息

为减小机械手的运动对水下机器人-机械手系统(UVMS)悬停抓取造成的影响,以SY-Ⅱ型UVMS为平台,针对其系统结构建立了一套基于模型的协调运动控制方法.根据牛顿-欧拉反向递推算法建立了包含因机械手运动引起的耦合力和恢复力的扰动力模型.将全局运动学控制律和基于扰动力模型建立的动力学控制律相结合构造了具体的协调运动控制器,通过该方法对影响机器人姿态的扰动力进行估计和补偿.在SY-Ⅱ型UVMS上进行了协调控制方法与S面控制方法的对比实验,结果表明:相比于S面方法,所构造的协调运动控制方法通过对姿态误差的实时估计和补偿,基本保持了姿态的稳定,证明了该控制方法的优越性.

关键词：水下机器人机械手协调控制扰动补偿悬停

基于T-H方程的卫星轨迹模型参考输出跟踪控制方法

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宇航学报 2013年第4期34卷 496-502页

作者：付艳明李伟段广仁哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心哈尔滨150001

当目标卫星沿椭圆轨道运行时,描述追踪星与目标星相对运动的线性化方程为T-H方程。将描述航天器相对运动的T-H方程变换为周期系统的状态空间形式,并给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于周期系统的参量Lyapunov方法和模型参考跟踪... 详细信息

当目标卫星沿椭圆轨道运行时,描述追踪星与目标星相对运动的线性化方程为T-H方程。将描述航天器相对运动的T-H方程变换为周期系统的状态空间形式,并给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于周期系统的参量Lyapunov方法和模型参考跟踪控制理论,提出了卫星轨迹跟踪控制器的设计方法。利用该方法设计了带有收敛速率保障的反馈镇定控制器和具有自由参数的前馈控制器。对追踪星相对目标星悬停任务进行了数值仿真,仿真结果表明提出的控制方案是有效的。

关键词：卫星轨迹跟踪周期系统模型参考悬停

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侧风对拍动翅气动力的影响

北京航空航天大学学报 2017年第11期43卷 2310-2315页

作者：牟晓蕾许娜烟台大学土木工程学院烟台264005 烟台大学机电汽车工程学院烟台264005

昆虫在自然界中飞行时多会受到侧风的干扰,因此了解侧风作用下昆虫拍动翅上气动力的变化对昆虫飞行机理的研究工作具有重要意义。应用计算流体力学(CFD)方法模拟了存在侧风时拍动翅上绕流,并与正常悬停情况进行对比,从侧风的方向和强度... 详细信息

昆虫在自然界中飞行时多会受到侧风的干扰,因此了解侧风作用下昆虫拍动翅上气动力的变化对昆虫飞行机理的研究工作具有重要意义。应用计算流体力学(CFD)方法模拟了存在侧风时拍动翅上绕流,并与正常悬停情况进行对比,从侧风的方向和强度2个方面考察了其对拍动翅气动特性的影响。结果表明:侧风对拍动翅气动特性的改变包含2个流动机制的贡献,即相对速度效应和前缘涡轴向速度效应,且从翅尖吹向翅根的侧风与从翅根吹向翅尖的侧风对气动力的影响有着显著的不同;而不同强度的同向侧风下,气动力的改变类似,仅存在数值上的差异。

关键词：侧风昆虫气动力悬停数值模拟

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用多重网格方法计算旋翼跨声速无粘流场

空气动力学学报 2004年第3期22卷 313-318页

作者：杨爱明翁培奋乔志德上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 西北工业大学翼型研究中心陕西西安710072

发展了一种加快悬停旋翼无粘流场计算收敛速度的多重网格方法。由于悬停旋翼流场中存在不可压区域,同时旋翼尾涡系统的发展需要较长的时间,使得旋翼流场的收敛速度远低于固定翼流场,因此研究旋翼流场的多重网格算法具有重要意义。空间... 详细信息

发展了一种加快悬停旋翼无粘流场计算收敛速度的多重网格方法。由于悬停旋翼流场中存在不可压区域,同时旋翼尾涡系统的发展需要较长的时间,使得旋翼流场的收敛速度远低于固定翼流场,因此研究旋翼流场的多重网格算法具有重要意义。空间离散格式采用了中心有限体积方法,时间推进应用了五步龙格库塔法。采用3层网格的V循环,对一跨声速悬停旋翼无粘流场进行了数值计算。计算结果表明:尽管多重网格方法对旋翼流场的加速收敛作用不如对固定翼流场的加速收敛效果,但是多重网格方法仍然可以显著地加快旋翼流场收敛。

关键词：旋翼固定翼悬停多重网格方法流场空间离散龙格-库塔法收敛速度多重网格算法加速收敛

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倾转旋翼典型飞行状态气动特性的CFD分析

航空动力学报 2016年第2期31卷 421-431页

作者：李鹏招启军南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

针对倾转旋翼特有的悬停、巡航、过渡3种飞行模式,基于CFD方法分别对倾转旋翼的上述3种典型飞行状态进行了数值模拟.首先,基于运动嵌套网格思想建立了适合倾转旋翼运动模拟的多层运动嵌套网格系统.然后,基于RANS(Reynolds averaged Navi... 详细信息

针对倾转旋翼特有的悬停、巡航、过渡3种飞行模式,基于CFD方法分别对倾转旋翼的上述3种典型飞行状态进行了数值模拟.首先,基于运动嵌套网格思想建立了适合倾转旋翼运动模拟的多层运动嵌套网格系统.然后,基于RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes)方程建立了适用于非定常流场分析的CFD模拟方法.为了提高整个流场的计算效率,时间推进采用高效的隐式LU-SGS(lower upper symmetric Gauss Seidel)方法,并运用SPMD(single program multiple data)并行计算模式.最后,采用所建立的网格生成方法和流场求解器,进行了不同飞行状态下的倾转旋翼气动特性数值分析,验证了建立CFD方法的有效性并得出了多种飞行状态下的气动特性.结果表明:悬停状态下倾转旋翼相对于直升机旋翼有更加明显的下洗流影响区域.巡航状态两旋翼中心间距为2.5R时,倾转旋翼之间存在明显的气动干扰.过渡状态下,倾转旋翼提供的拉力在倾转角为45°前下降较快,且在倾转角较小时,倾转旋翼桨叶表面拉力分布仍能表现出直升机旋翼的特性.

关键词：倾转旋翼非定常气动特性多层运动嵌套网格悬停巡航过渡状态 RANS方程

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基于有限状态入流的无轴承旋翼气弹稳定性

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第12期39卷 58-62页

作者：高文杰向锦武北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为准确分析悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性,建立了一种基于有限状态入流的直升机气动弹性稳定性分析的模型.采用格林-拉格朗日应变张量推导了无轴承旋翼桨叶的非线性应变-位移关系,把桨叶作为多路传力系统进行处理并根据哈密顿... 详细信息

为准确分析悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性,建立了一种基于有限状态入流的直升机气动弹性稳定性分析的模型.采用格林-拉格朗日应变张量推导了无轴承旋翼桨叶的非线性应变-位移关系,把桨叶作为多路传力系统进行处理并根据哈密顿原理建立了桨叶运动的有限元方程,非定常气动力采用有限状态状态入流模型.根据桨叶模态方程的特征值判断悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性.数值计算结果表明:采用有限状态入流模型计算桨叶的一阶摆振阻尼比传统的动力入流模型和均匀入流模型与试验数据的符合程度更好,从而验证了本模型的正确性.

关键词：直升机无轴承旋翼非线性振动气弹稳定性有限状态入流悬停