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折叠翼飞行器的动力学建模与稳定控制 被引量：11
1
作者 宋慧心 金磊 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1548-1559,共12页
折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性.由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于... 折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性.由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于凯恩方法建立了折叠翼飞行器的多刚体动力学模型,并从中得到了变形所产生的附加力和力矩表达式.通过气动计算拟合出气动参数与折叠角之间的函数关系,由此分析了不同折叠角速度下飞行器的纵向动态特性,结果表明,折叠翼飞行器变形过程中速度、高度和俯仰角均会发生变化,飞行器无法保持稳定飞行.为此提出了一种基于自抗扰理论的飞行器变形过程中的稳定控制方法.将折叠翼飞行器纵向非线性动力学模型中存在的非线性项、耦合项以及参数时变项都视为系统内外总扰动,利用扩张状态观测器对总扰动进行实时估计和补偿,针对补偿后的系统设计PD控制器,实现了速度通道和高度通道的解耦控制.通过Lyapunov稳定性原理证明了系统的稳定性,并进行数学仿真验证.仿真结果表明,基于自抗扰理论设计的稳定控制器能够解决飞行器变形所带来的强非线性和参数时变等问题,保证飞行器的高精度稳定控制. 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 多刚体动力学建模 扩张状态观测器 稳定控制
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折叠式变体飞行器轨迹优化及控制分析 被引量：10
2
作者 杨博 朱一川 +1 位作者 魏延明 樊子辰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期64-75,共12页
针对临近空间高超声速飞行器存在的问题,设计了一种折叠翼飞行器,可以通过折叠机翼来适应各种飞行状态,保持最优的气动特性。并针对临近空间滑翔式高超声速的特点,采用高斯伪谱法对固定翼飞行器和折叠翼飞行器的轨迹优化,通过将折叠翼... 针对临近空间高超声速飞行器存在的问题,设计了一种折叠翼飞行器,可以通过折叠机翼来适应各种飞行状态,保持最优的气动特性。并针对临近空间滑翔式高超声速的特点,采用高斯伪谱法对固定翼飞行器和折叠翼飞行器的轨迹优化,通过将折叠翼飞行器与传统固定翼飞行器在射程能力、规避热流能力方面进行对比,提出了一种综合目标的轨迹优化思想。设计的折叠翼飞行器相比传统固定翼飞行器性能更加优越,更适合临近空间环境,提高了17.67%的航程,减少了热流率峰值的35.72%,并通过控制系统的设计和仿真加以验证,仿真结果表明变体飞行器机动能力相比固定翼飞行器有了显著的提高。 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 轨迹优化 高斯伪谱法 姿态控制 高超声速
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折叠翼飞行器发射段鲁棒非线性控制系统设计 被引量：9
3
作者 曹立佳 张胜修 +1 位作者 李晓峰 刘毅男 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1879-1887,共9页
为解决折叠翼飞行器在发射段各项特性变化较大、对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,设计了一种以块控反步法为基础的自适应鲁棒非线性控制器。在发射段动态模型基础上,该控制器采用径向基函数(RBF)神经网络自适应逼近飞行器特性变化时... 为解决折叠翼飞行器在发射段各项特性变化较大、对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,设计了一种以块控反步法为基础的自适应鲁棒非线性控制器。在发射段动态模型基础上,该控制器采用径向基函数(RBF)神经网络自适应逼近飞行器特性变化时的系统未知不确定性和干扰,通过在虚拟控制律中引入动态面控制技术避免多重微分运算,克服了传统反步法所带来的"项数膨胀"问题。利用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统有界且跟踪误差指数收敛于零的一个小邻域。在考虑未知不确定性的情况下,对某型折叠翼飞行器进行的6自由度(DOF)飞行仿真结果验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 飞行控制 反步法 RBF神经网络 动态面 未知不确定性
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折叠翼飞行器气动建模及变形稳定控制律设计 被引量：7
4
作者 刘玮 陆宇平 殷明 《电子设计工程》 2014年第8期1-4,共4页
折叠翼飞行器是一个由机身和内外翼组成的多刚体系统,当机翼折叠时,展长、机翼面积、全机气动焦点和飞机重心都会随之改变。采用准定常假设,通过DATCOM计算了7组中间构型的气动参数,并通过Matlab曲线拟合工具对不确定的气动参数进行拟... 折叠翼飞行器是一个由机身和内外翼组成的多刚体系统,当机翼折叠时,展长、机翼面积、全机气动焦点和飞机重心都会随之改变。采用准定常假设,通过DATCOM计算了7组中间构型的气动参数,并通过Matlab曲线拟合工具对不确定的气动参数进行拟合。对折叠翼系统的仿射线性LPV模型进行了多胞形分解,并采用二次Lyapunov函数方法设计了鲁棒变增益状态反馈控制器。仿真结果表明在鲁棒变增益控制器的作用下,变体飞行器在机翼折叠过程中波动较小,且折叠结束后能够快速回到稳定状态。 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 曲线拟合 鲁棒控制 状态反馈
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折叠翼飞行器鲁棒飞行控制系统设计方法 被引量：5
5
作者 姜智超 吴森堂 金宪哲 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期833-836,840,共5页
为解决折叠翼飞行器在机载发射段主升力翼面/立尾展开前后气动特性变化较大,以及对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,基于飞行器六自由度非线性动态模型,应用随机鲁棒分析与设计方法(SRAD),对机载发射段折叠翼飞行器的翼面/立尾展开过程... 为解决折叠翼飞行器在机载发射段主升力翼面/立尾展开前后气动特性变化较大,以及对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,基于飞行器六自由度非线性动态模型,应用随机鲁棒分析与设计方法(SRAD),对机载发射段折叠翼飞行器的翼面/立尾展开过程,设计了鲁棒飞行控制律,并通过对风干扰环境下的六自由度非线性弹道仿真,验证了翼面/立尾展开段鲁棒飞行控制律的有效性. 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 鲁棒飞行控制律 随机鲁棒设计
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基于改进平衡优化算法的折叠翼飞行器自抗扰控制器设计 被引量：1
6
作者 孟志鹏 杨柳庆 +1 位作者 王波 刘燕斌 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2449-2460,共12页
针对折叠翼飞行器(FWV)模型误差和抗扰动能力较差及自抗扰控制器(ADRC)人工参数整定难的问题,提出一种基于莱维飞行的改进平衡优化(LEO)算法。给出典型FWV动力学模型,基于ADRC结构设计一种FWV的姿态控制器;在此基础上用所提算法整定了A... 针对折叠翼飞行器(FWV)模型误差和抗扰动能力较差及自抗扰控制器(ADRC)人工参数整定难的问题,提出一种基于莱维飞行的改进平衡优化(LEO)算法。给出典型FWV动力学模型,基于ADRC结构设计一种FWV的姿态控制器;在此基础上用所提算法整定了ADRC参数,并从控制性能和抗干扰的角度对经参数优化后的ADRC和传统ADRC进行仿真对比;将所提算法与经典平衡优化算法、粒子群优化(PSO)算法等进行仿真对比。仿真结果表明:所提算法优化的控制器能提高FWV的控制精度和扰动抑制性能,验证了所提算法在解决ADRC参数优化问题时的优越性。对搭载优化后ADRC的样机进行实飞验证,结果表明:在风扰之下,FWV样机仍具有较好的飞行性能指标,进一步验证了所提算法优化的ADRC对FWV抗扰能力的提升。 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 改进平衡优化算法 莱维飞行 自抗扰控制器 姿态控制
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高速折叠翼飞行器气动布局优化设计
7
作者 袁亚 刘君 +2 位作者 余家泉 张程 任鹏飞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3410-3416,共7页
为解决在内部载荷和外部发射装置约束条件下高速复杂折叠翼飞行器气动布局优化设计问题,提出基于类型函数/形状函数转换(CST)技术和直接参数结合的折叠翼飞行器参数化建模方法,开发了基于物面法矢量快速修正的黏性气动特性快速计算方法... 为解决在内部载荷和外部发射装置约束条件下高速复杂折叠翼飞行器气动布局优化设计问题,提出基于类型函数/形状函数转换(CST)技术和直接参数结合的折叠翼飞行器参数化建模方法,开发了基于物面法矢量快速修正的黏性气动特性快速计算方法,并围绕飞行器气动性能的多目标优化设计,构建了基于克里金代理模型-遗传算法(Kriging-GA)的高速折叠翼飞行器多目标优化算法框架和优化流程,实现高速折叠翼飞行器气动布局的优化设计,获得了多目标多约束下的优化解集,可指导高速折叠翼飞行器气动布局优化设计。 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 参数化 克里金代理模型-遗传算法 气动性能 多目标优化
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基于气动特性辨识的折叠翼飞行器可重构控制系统设计 被引量：4
8
作者 刘毅男 张胜修 +1 位作者 曹立佳 张超 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期1037-1044,共8页
为解决折叠翼飞行器初段飞行中气动特性变化大且易受环境扰动影响、控制鲁棒性要求高的问题,将飞行器物理模型的实时辨识与非线性动态逆方法相结合,设计可重构飞行控制器。基于迭代扩展卡尔曼滤波与渐消记忆最小二乘,将气动特性辨识一... 为解决折叠翼飞行器初段飞行中气动特性变化大且易受环境扰动影响、控制鲁棒性要求高的问题,将飞行器物理模型的实时辨识与非线性动态逆方法相结合,设计可重构飞行控制器。基于迭代扩展卡尔曼滤波与渐消记忆最小二乘,将气动特性辨识一步方法分解为状态量和参数值的两步辨识,算法更易于在线实现。通过实时辨识更新动态逆控制器参考模型,消除模型逆误差,实现可重构控制。针对某型折叠翼飞行器的6自由度仿真结果表明,在飞行器自身气动特性大幅变化且考虑外界未知扰动情况下,控制器满足设计要求,具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 飞行控制 气动特性 实时辨识 非线性动态逆 扰动
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基于滑模控制的折叠翼飞行器辅助机动研究 被引量：2
9
作者 薛辰 徐亮 +2 位作者 吕蓉蓉 陆宇平 何真 《动力学与控制学报》 2019年第1期7-14,共8页
基于滑模控制策略,研究了折叠翼飞行器辅助机动问题.分析了系统折叠角与气动参数的关系,把机翼折叠角看成额外的控制输入,构造了包含折叠辅助机动的飞行器动力学模型.针对非线性系统,加入混合干扰,设计了非奇异动态终端滑模控制(NDTSMC)... 基于滑模控制策略,研究了折叠翼飞行器辅助机动问题.分析了系统折叠角与气动参数的关系,把机翼折叠角看成额外的控制输入,构造了包含折叠辅助机动的飞行器动力学模型.针对非线性系统,加入混合干扰,设计了非奇异动态终端滑模控制(NDTSMC)器,能够较好地抑制折叠翼飞行器的不确定性,同时完成姿态跟踪控制.仿真结果表明,NDTSMC改善了折叠翼飞行器的控制精度和鲁棒性能,具有较好的抖振消除效果.与传统飞行器相比,加入折叠辅助机动的折叠翼飞行器拥有更高的机动性和抗干扰能力. 展开更多
关键词 折叠翼飞行器 变形辅助机动 非奇异动态终端滑模控制(NDTSMC) 轨迹跟踪
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