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二维翼段阵风载荷减缓主动控制

南京航空航天大学学报 2018年第6期50卷 788-795页

作者：芮俊俊于明礼李明南京航空航天大学机电学院南京210016

针对二维翼段阵风载荷减缓主动控制,设计了阵风发生器,以在垂直来流方向产生稳定的简谐流场。设计了次最优控制器,并考虑沉浮、俯仰方向的阻尼不确定因素以及超声电机建模时存在的误差,设计了H_∞控制器。数值仿真与风洞实验表明:两种... 详细信息

针对二维翼段阵风载荷减缓主动控制,设计了阵风发生器,以在垂直来流方向产生稳定的简谐流场。设计了次最优控制器,并考虑沉浮、俯仰方向的阻尼不确定因素以及超声电机建模时存在的误差,设计了H_∞控制器。数值仿真与风洞实验表明:两种控制器均能对二维翼段阵风载荷起到减缓的作用。通过对比两种控制器的阵风载荷减缓效率发现:虽然在数值仿真中次最优控制器比H_∞控制器具有更好的减缓效果,但风洞实验中H_∞控制器的减缓效果更好,且实验结果与仿真结果更加吻合。

关键词：阵风发生器阵风载荷减缓次最优控制器 H∞控制器

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基于直接升力控制的阵风载荷减缓系统研究

弹箭与制导学报 2006年第3期26卷 92-94页

作者：职晓波唐永哲马娟丽西北工业大学自动化学院西安710072

飞机受到垂直阵风的影响会产生不希望的法向过载。采用了安装直接升力操纵舵面并设计解耦控制器的方案,通过产生的直接升力来减缓阵风引起的载荷。仿真结果表明,该方案有效可行,乘坐品质也得到了相应的改善。

关键词：阵风载荷减缓直接升力控制解耦

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LQG控制理论在阵风载荷减缓系统中的应用

飞行力学 2007年第2期25卷 61-64页

作者：张军红李振水詹孟权高亚奎第一飞机设计研究院飞行控制系统研究室陕西西安710089

针对D ryden频谱函数,通过有理谱成形理论,建立了阵风的线性化模型。明确了阵风对飞机的扰动机理后,以某型飞机为对象,建立了包括阵风过程、舵机系统和飞机模型的纵向动力学増广模型。以该增广模型为设计对象,应用LQG控制理论,设计了阵... 详细信息

针对D ryden频谱函数,通过有理谱成形理论,建立了阵风的线性化模型。明确了阵风对飞机的扰动机理后,以某型飞机为对象,建立了包括阵风过程、舵机系统和飞机模型的纵向动力学増广模型。以该增广模型为设计对象,应用LQG控制理论,设计了阵风载荷减缓系统。仿真结果表明,该系统能有效减缓阵风对飞行过载的影响。

关键词：阵风载荷减缓 LQG控制理论大气紊流

基于干扰观测器的二元机翼颤振抑制及阵风载荷减缓方法研究

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科学技术与工程 2017年第15期17卷 136-142页

作者：吕聪刘世前卢正人王永梁青祥龙上海交通大学航空航天学院上海200240 西安飞行自动控制研究所西安710065

针对大展弦比柔性飞机在飞行过程中面临的两类气动弹性问题:颤振抑制与阵风载荷减缓开展研究。首先,建立以飞行速度为时变参数的柔性二元机翼结构动力学模型。其次,提出了基于鲁棒预测控制方法的变参数柔性机翼颤振抑制;同时,引入干扰... 详细信息

针对大展弦比柔性飞机在飞行过程中面临的两类气动弹性问题:颤振抑制与阵风载荷减缓开展研究。首先,建立以飞行速度为时变参数的柔性二元机翼结构动力学模型。其次,提出了基于鲁棒预测控制方法的变参数柔性机翼颤振抑制;同时,引入干扰观测器对阵风扰动进行观测,以干扰估计作为抗干扰控制输入,实现阵风载荷减缓。然后,根据对偶原理,将控制器与观测器独立设计。运用极点配置方法,设计了离散系统干扰观测器。根据Lyapunov理论将变参数系统的鲁棒镇定与颤振抑制问题转换为极大/极小动态规划问题。通过线性矩阵不等式方法求解出相应的预测控制律,并证明了整个闭环系统的稳定性。最后,以某型柔性变参数二元机翼对象为例,进行仿真。结果表明,设计的鲁棒预测控制器可提高约20%的临界颤振速度,且阵风载荷减缓率达到90%。

关键词：二元机翼干扰观测器颤振抑制阵风载荷减缓预测控制

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含时滞反馈的二元翼段阵风载荷减缓主动控制

含时滞反馈的二元翼段阵风载荷减缓主动控制

作者：芮俊俊南京航空航天大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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控制器与μ控制器;最后设计数字滤波器产生群时延来构建系统的滤波与时滞环节。(3)搭建了二元翼段阵风载荷减缓实验平台。测量三自由度二元翼段模型的结构参数,选择光电编码器与激光位移传感器测量飞行状态,以超声电机为驱动控制面的作动器,并开发DSP的PID控制程序来控制超声电机的转动;基于Qt与Python开发上位机软件用于在实验中实现DSP与PC通讯以及实验数据可视化。(4)通过数值仿真与风洞实验相结合的方式验证了二元翼段阵风载荷减缓主动控制系统。在锐边阵风环境下,通过数值仿真对比不同离散化方法对系统方程的离散效果;在谐和阵风环境下,进行数值仿真与风洞实验来验证滤波器群时延对系统阵风载荷减缓的影响以及不同的控制器对阵风载荷减缓效率的影响,并对仿真与实验结果进行分析对比。仿真与实验结果均表明:二元翼段系统中由滤波器产生的群时延会影响阵风载荷减缓的效率,合理的使用数字滤波器降噪可以改善控制系统性能、提高阵风载荷减缓效率,但当滤波器产生的群时延较大时,阵风减缓效率降低,甚至会出现控制器失效的情况。此外基于离散状态变化的时滞LQ控制器比基于输出反馈的LQ控制器对阵风载荷减缓的效率更高。

关键词：阵风载荷减缓时滞时滞LQ控制鲁棒控制滤波器群时延风洞实验

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民用飞机阵风载荷减缓控制系统结构方案研究

民用飞机阵风载荷减缓控制系统结构方案研究

大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年...

作者：高金源张登峰北京航空航天大学自动化学院北京航空航天大学自动化学院

本文概要介绍了国外大型民用飞机阵风载荷减控制系统的应用和发展状况。提出了一种民用飞机垂直阵风开环与闭环相合的阵风载荷减缓系统的工程实现方案。针对开环阵风载荷减缓系统实现中的一些关键技术问题进行了讨论。文中给出了一种大... 详细信息

本文概要介绍了国外大型民用飞机阵风载荷减控制系统的应用和发展状况。提出了一种民用飞机垂直阵风开环与闭环相合的阵风载荷减缓系统的工程实现方案。针对开环阵风载荷减缓系统实现中的一些关键技术问题进行了讨论。文中给出了一种大气扰动补偿指令计算方法;大气扰动的准确测量是大气扰动开环补偿的基础,文中给出通过测量大气扰动攻角测量垂直阵风方案;阵风载荷减缓系统不仅要保证实现飞机法向运动抑制,同时还应保证不影响飞机纵向的加减速运动,所以应实现飞行的阻力调节管理,文章对此进行了讨论说明;垂直阵风载荷减缓是依相应直接力气动舵面和升降舵实现的,要实现大气扰动开环补偿,要求不同舵面协调动作,文章对舵面驱动管理应考虑的因素进行讨论,提出了实现方案。如果系统仅用于改善阵风扰动时乘座品质,采用开环控制是可的,但要实现飞机机翼结构模态阻尼,进而实现机翼载荷减缓的目的,通常应采用闭环控制,文中给出一种闭环阵风载荷减缓系统的系统方案,该方案利用三个加速计测量机翼在阵风扰动时载荷变化,并进而控制直接升力舵面,实现机翼结构模态阻尼,达到减轻大气扰动载荷的目的。文章在结束语中提出进一步工作方向。

关键词：民用飞机主动控制阵风载荷减缓乘座品质大气扰动

来源： cnki会议评论

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弹性机翼阵风响应和载荷减缓与风洞试验验证

工程力学 2011年第6期28卷 212-218页

作者：陈磊吴志刚杨超唐长红王立波北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国一航第一飞机设计研究院陕西西安710089

针对弹性机翼风洞模型,采用经典控制理论设计能够同时减缓翼尖加速度(WTA)和翼根弯矩(WRBM)的阵风减缓控制律。试验在航天空气动力技术研究院FD-09低速风洞进行。风洞试验段尺寸为3m×3m。理论和试验结果均表明,当来流速度为14m/s时,针... 详细信息

针对弹性机翼风洞模型,采用经典控制理论设计能够同时减缓翼尖加速度(WTA)和翼根弯矩(WRBM)的阵风减缓控制律。试验在航天空气动力技术研究院FD-09低速风洞进行。风洞试验段尺寸为3m×3m。理论和试验结果均表明,当来流速度为14m/s时,针对频率为2Hz―3Hz的阵风,阵风减缓控制律可使WTA和WRBM分别减小25%―35%和30%―40%。当来流速度为10m/s―16m/s时,针对频率为2Hz的阵风,阵风减缓控制律使WTA和WRBM分别减小27%―34%和30%―40%。本算例中控制律在低频段对WTA的减缓效果直接影响该控制律对WRBM的减缓效果。结构有限元模型与真实模型存在工程允许的误差使得理论与试验结果存在一定的误差。相关工作对工程实际中采用阵风减缓技术具有参考价值。

关键词：气动弹性气动伺服弹性阵风响应减缓阵风载荷减缓风洞试验

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滤波器群时延对二元翼段阵风减缓的影响

南京航空航天大学学报 2019年第3期51卷 312-318页

作者：芮俊俊于明礼孙旭炳南京航空航天大学机电学院

针对二元翼段阵风载荷减缓主动控制系统,研究了数字滤波器群时延对阵风减缓效率的影响。首先建立了气动弹性模型,并将时滞系统转化为等价的无时滞系统。随后设计了阵风发生器、数字滤波器及时滞线性二次型(Linearquadratic,LQ)控制器等... 详细信息

针对二元翼段阵风载荷减缓主动控制系统,研究了数字滤波器群时延对阵风减缓效率的影响。首先建立了气动弹性模型,并将时滞系统转化为等价的无时滞系统。随后设计了阵风发生器、数字滤波器及时滞线性二次型(Linearquadratic,LQ)控制器等组成控制系统。最后对系统进行数值仿真并开展风洞实验加以验证。研究发现,当滤波器群时延量较小时可以改善控制系统性能,提高阵风载荷减缓效率,但随着滤波器群时延量增大,阵风载荷减缓效率降低甚至出现控制器失效的情况。

关键词：阵风载荷减缓时滞 LQ控制器滤波器群时延二元翼段

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飞机机翼结构变形量测量装置

仪表技术与传感器 2012年第2期 100-102页

作者：张京娟秦海霞吴君北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

为减缓阵风或紊流对飞机的扰动,提高飞行控制精度,设计了一种基于微机电加速度计实时测量机翼弹性变形量的测量装置。对测量原理进行了介绍,给出了系统的硬件设计方法和软件流程。该装置的采样频率为200 Hz,能够同时完成12路加速度信号... 详细信息

为减缓阵风或紊流对飞机的扰动,提高飞行控制精度,设计了一种基于微机电加速度计实时测量机翼弹性变形量的测量装置。对测量原理进行了介绍,给出了系统的硬件设计方法和软件流程。该装置的采样频率为200 Hz,能够同时完成12路加速度信号的采样和数据实时存储。结果表明测量弯曲角度误差在0.8°以内,满足阵风载荷减缓主动控制系统的使用要求,验证了设计的合理性。

关键词：微机电加速度计机翼结构变形阵风载荷减缓