傳感器無人機(jī)的機(jī)翼顫振抑制研究.pdf

1、目前,傳感器無人機(jī)已經(jīng)成為世界各航空大國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。本文就亞音速傳感器無人機(jī)的機(jī)翼顫振主動(dòng)抑制這一關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一系列的研究和仿真。具體研究?jī)?nèi)容包括機(jī)翼空間狀態(tài)模型的建立以及相應(yīng)控制器的求取與數(shù)值仿真。其中建模方面包括二元機(jī)翼的狀態(tài)空間建模和三元機(jī)翼的有限元建模。
　　 由于傳感器無人機(jī)高空長(zhǎng)航時(shí)的性能要求,這種無人機(jī)機(jī)翼普遍的特點(diǎn)是大展弦比或超大展弦比布局,重量輕且柔性大。本文首先分析了二元機(jī)翼運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)彈性過程,進(jìn)行了二

2、元機(jī)翼顫振的模態(tài)分析。采用西奧道生非定常氣動(dòng)力模型,建立了二元機(jī)翼的氣動(dòng)彈性狀態(tài)空間模型,并分別設(shè)計(jì)了次最優(yōu)控制律和LQG/LTR控制器來抑制二元機(jī)翼的顫振。接下來,本文結(jié)合工程梁?jiǎn)卧Ｐ?采用有限元法,分別求取了三元機(jī)翼的全質(zhì)量矩陣、全剛度矩陣和全阻尼矩陣,進(jìn)而建立了帶后緣控制面的三元機(jī)翼的氣動(dòng)彈性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)空間方程。
　　 文章的核心部分是對(duì)三元機(jī)翼顫振抑制主動(dòng)控制律的設(shè)計(jì)和數(shù)值仿真。針對(duì)帶操縱面的三元機(jī)翼的狀態(tài)空間模型,分別

3、設(shè)計(jì)了LQR控制器、LQG控制器、H∞控制器。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)值仿真結(jié)果表明:這三種控制器均能有效地提高機(jī)翼的顫振臨界速度,抑制顫振的發(fā)生。由于傳感器無人機(jī)在飛行過程中不可避免地存在干擾的影響,本文引入外界陣風(fēng)擾動(dòng)和傳感器內(nèi)部白噪聲,并設(shè)計(jì)了LQG控制器和H∞控制器。數(shù)值仿真結(jié)果表明這兩種控制器均能很好地抑制干擾,提高傳感器無人機(jī)的顫振臨界速度,增幅達(dá)20％以上,達(dá)到了抑制顫振的目的。在兩種控制器的效果對(duì)比中,可以得出H∞控制較LQG控