飛機氣動彈性主動控制

目錄
前言
第1章飛機氣動伺服彈性系統(tǒng)的狀態(tài)空間建模與分析1
1.1頻域氣動彈性方程2
1.1.1結(jié)構(gòu)有限元模型2
1.1.2非定常氣動力模型3
1.1.3模態(tài)坐標系下的氣動彈性方程7
1.2時域狀態(tài)方程8
1.2.1GAF矩陣的有理函數(shù)擬合8
1.2.2狀態(tài)空間方程的建立11
1.2.3輸出方程與作動器方程12
1.2.4標準突風(fēng)模型與響應(yīng)計算15
1.3開環(huán)氣動伺服彈性分析算例17
1.4本章小結(jié)21
參考文獻22
第2章基于Loewner框架的氣動伺服彈性建模方法23
2.1線性描述系統(tǒng)與切向插值問題23
2.2Loewner框架下空氣動力子系統(tǒng)的實現(xiàn)25
2.2.1生成切向數(shù)據(jù)集25
2.2.2Loewner矩陣與偏移Loewner矩陣27
2.2.3構(gòu)造插值描述系統(tǒng)28
2.2.4建立實系統(tǒng)矩陣29
2.3狀態(tài)空間建模中的問題30
2.3.1系統(tǒng)加性分解31
2.3.2平衡截斷降階解32
2.3.3昀小二乘再擬合33
2.3.4ASE狀態(tài)空間模型35
2.4數(shù)值算例37
2.4.1通用航空運輸機模型37
2.4.2氣動力模型的驗證38
2.4.3突風(fēng)響應(yīng)分析結(jié)果43
2.5本章小結(jié)45
參考文獻46
第3章飛行動力學(xué)與氣動彈性統(tǒng)一方程的建立方法47
3.1剛性飛機的線性化小擾動方程47
3.1.1線性化小擾動方程47
3.1.2小擾動力和力矩49
3.1.3線性化小擾動方程總結(jié)53
3.1.4縱向小擾動方程組54
3.1.5橫向小擾動方程組56
3.2飛行動力學(xué)與氣動彈性統(tǒng)一方程57
3.2.1計入剛體運動的氣動彈性方程57
3.2.2狀態(tài)變量之間的變換58
3.2.3替換與剛體模態(tài)有關(guān)的準定常氣動力部分60
3.2.4飛行動力學(xué)與氣動彈性統(tǒng)一方程65
3.3數(shù)值算例66
3.4本章小結(jié)69
參考文獻69
第4章參變氣動伺服彈性系統(tǒng)高效LPV建模與控制71
4.1折疊翼的參數(shù)化氣動伺服彈性模型72
4.2基于插值的高效LPV建模方法74
4.2.1模態(tài)匹配與對齊75
4.2.2一致的RFA表達式76
4.3參變氣動彈性系統(tǒng)的突風(fēng)載荷減緩控制器設(shè)計78
4.3.1基于導(dǎo)納的控制增益求解78
4.3.2可變結(jié)構(gòu)的昀優(yōu)傳感器布局80
4.4數(shù)值結(jié)果82
4.4.1參變系統(tǒng)插值建模方法的驗證82
4.4.2參數(shù)化控制器的構(gòu)造與控制效果85
4.5本章小結(jié)92
參考文獻93
第5章飛機突風(fēng)載荷減緩的自適應(yīng)前饋控制96
5.1自適應(yīng)前饋控制結(jié)構(gòu)96
5.1.1基本配置96
5.1.2自適應(yīng)前饋控制器設(shè)計99
5.2自適應(yīng)前饋突風(fēng)載荷減緩的數(shù)值仿真101
5.2.1大型運輸機模型101
5.2.2突風(fēng)減緩系統(tǒng)仿真環(huán)境103
5.2.3數(shù)值結(jié)果104
5.3本章小結(jié)110
參考文獻111
第6章基于等效輸入擾動的突風(fēng)載荷減緩控制112
6.1基于EID的氣動彈性控制系統(tǒng)的基本理論框架113
6.1.1控制面偏轉(zhuǎn)和突風(fēng)擾動聯(lián)合激勵下的ASE模型113
6.1.2基于EID的抗擾動控制114
6.1.3抗擾動性能與閉環(huán)穩(wěn)定性116
6.2一種新的EID控制系統(tǒng)設(shè)計算法117
6.2.1完美觀測中存在的問題117
6.2.2設(shè)計狀態(tài)觀測器和EID估計器119
6.2.3設(shè)計狀態(tài)反饋控制器121
6.2.4EID方法的基本方程、控制器方程和閉環(huán)系統(tǒng)方程121
6.3基于EID的突風(fēng)載荷減緩仿真123
6.3.1機翼模型與仿真條件123
6.3.2固定結(jié)構(gòu)構(gòu)型情形124
6.3.3可變結(jié)構(gòu)構(gòu)型128
6.4基于EID的多操縱面突風(fēng)載荷減緩131
6.4.1飛翼結(jié)構(gòu)模型和氣動模型131
6.4.21-cos離散突風(fēng)下的減緩效果133
6.4.3Dryden連續(xù)突風(fēng)下的減緩效果135
6.4.4控制面故障情形下的減緩效果138
6.5本章小結(jié)141
參考文獻141
第7章基于導(dǎo)納方法的參變氣動彈性系統(tǒng)的顫振主動抑制143
7.1參數(shù)化氣動伺服彈性建模143
7.1.1參數(shù)化氣動伺服彈性建模流程143
7.1.2結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模144
7.1.3開環(huán)氣動伺服彈性建模146
7.2參數(shù)化顫振主動控制律的設(shè)計148
7.3數(shù)值結(jié)果和討論150
7.3.1開環(huán)氣動伺服彈性分析150
7.3.2參數(shù)化控制增益綜合153
7.3.3閉環(huán)氣動伺服彈性分析155
7.4本章小結(jié)159
參考文獻160
附錄A切向數(shù)據(jù)格式162
附錄B切向插值條件成立的證明163
附錄C實Loewner矩陣的構(gòu)造方法165