本文關(guān)鍵詞：小型油動(dòng)力涵道飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)建模和優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 小型油動(dòng)力涵道飛行器 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)力學(xué)建模 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案 差動(dòng)控制

【摘要】：智慧城市的迅速發(fā)展為無(wú)人移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供了巨大的發(fā)展空間，具有機(jī)動(dòng)平飛和懸停能力、長(zhǎng)航時(shí)以及良好安全性的小型油動(dòng)力涵道飛行器是該領(lǐng)域的最優(yōu)選擇之一。但由于小型油動(dòng)力涵道飛行器本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、氣動(dòng)特性以及控制建模等方面的技術(shù)研究尚未成熟，因此在國(guó)內(nèi)尚未得到廣泛的應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題，本文開(kāi)展了小型油動(dòng)力涵道飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)建模及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的研究工作。 民用小型油動(dòng)力涵道飛行器對(duì)飛行器性能的要求與軍用不同，結(jié)合智慧城市應(yīng)用背景并且參考軍用涵道飛行器的性能，本文設(shè)定了所研究的小型油動(dòng)力涵道飛行器的技術(shù)指標(biāo)；涵道飛行器總體具有多樣性，尤其是姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)具有多種不同方案，本文通過(guò)模糊評(píng)判的方法確定小型油動(dòng)力涵道飛行器的控制機(jī)構(gòu)方案。然后對(duì)飛行器的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)：通過(guò)性能對(duì)比選定Zenoah80發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛行器動(dòng)力源，然后對(duì)多種葉數(shù)不同螺旋槳搭配該發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的動(dòng)力特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選定最合適的螺旋槳；設(shè)計(jì)涵道本體結(jié)構(gòu)并選定材料類型，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝架進(jìn)行模態(tài)分析，確定合適結(jié)構(gòu)使得發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)平率遠(yuǎn)離安裝架主要模態(tài)；通過(guò)計(jì)算和ansys cfx仿真分析設(shè)計(jì)反扭矩舵和控制舵的尺寸；針對(duì)兩種常用的涵道飛行器起落架方案，利用adams軟件對(duì)兩種方案落地時(shí)的沖擊載荷和動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真分析，明確較為合適的起落架方案；設(shè)計(jì)完成后，給出了加工組裝后的小型油動(dòng)力飛行器樣機(jī)實(shí)物圖。 小型涵道油動(dòng)力飛行器是一種靜不穩(wěn)定的飛行器，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，必須建立比較準(zhǔn)確的飛行器動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)數(shù)學(xué)模型中的常值參數(shù)進(jìn)行確定和識(shí)別。本文對(duì)小型油動(dòng)力涵道飛行器的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析，然后運(yùn)用剛體動(dòng)力學(xué)分析方法建立了飛行器數(shù)學(xué)模型，通過(guò)分析模型歸納出控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要辨識(shí)的常值參數(shù)，，然后利用試驗(yàn)和仿真方法確定了這些參數(shù)的值。 本文在設(shè)計(jì)完小型油動(dòng)力涵道飛行器并對(duì)其建模之后，通過(guò)分析建立的數(shù)學(xué)模型，提出了一種飛行器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案：利用單層控制舵差動(dòng)實(shí)現(xiàn)飛行器三個(gè)姿態(tài)的控制。通過(guò)ansys cfx氣動(dòng)特性仿真分析，對(duì)比了原有方案與優(yōu)化方案的氣動(dòng)特性，驗(yàn)證了優(yōu)化方案在氣動(dòng)特性上的可行性；然后建立了優(yōu)化方案的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)模型的零動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析，證明該狀態(tài)下飛行器的穩(wěn)定性；最后為優(yōu)化方案設(shè)計(jì)了一種最優(yōu)二次型控制器，通過(guò)matlab仿真驗(yàn)證了優(yōu)化方案實(shí)際姿態(tài)控制的可行性。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V221

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐讓書;劉濤;李景春;柏樹(shù)生;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油箱油量實(shí)時(shí)測(cè)量方案研究[J];潤(rùn)滑與密封;2011年04期

2 曲小宇;;飛行仿真軟件系統(tǒng)初步研究[J];軟件導(dǎo)刊;2011年11期

3 彭必友;謝佳斌;馮權(quán)和;殷國(guó)富;;直板手機(jī)跌落破壞數(shù)字化分析研究[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年01期

4 高健;鄭淑濤;李洪人;;基于跟蹤補(bǔ)償任務(wù)的飛行員感知模型[J];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

5 宋亞男;黃博才;徐榮華;;基于LabVIEW的飛行姿態(tài)控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2010年09期

6 郭衛(wèi)剛;韓維;王秀霞;;基于Matlab/Flightgear飛機(jī)飛行性能的可視化仿真系統(tǒng)[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2010年10期

7 王健;何麟書;;以沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的飛行/推進(jìn)綜合控制[J];推進(jìn)技術(shù);2009年06期

8 陶冶;袁書明;;基于擾動(dòng)觀測(cè)器與H_∞優(yōu)化的MUAV抗干擾控制方法研究[J];青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

9 尹虎;周欣昱;陳少?gòu)?qiáng);陳路;;小型航拍直升機(jī)造型設(shè)計(jì)[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2014年03期

10 楊罡;;小學(xué)紙飛機(jī)投擲比賽活動(dòng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)展[J];天津科技;2014年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 彭良福;林云松;;一種基于動(dòng)態(tài)逆的編隊(duì)飛行位置誤差控制方法[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

2 閆溟;白鵬;石永彬;李建華;李茂強(qiáng);;飛翼布局橫航向控制增穩(wěn)方法研究[A];北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 張曙光;朱忠濤;陸艷輝;;翼身融合無(wú)尾客機(jī)布局橫航向飛行動(dòng)力學(xué)分析和控制設(shè)計(jì)[A];大型飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國(guó)航空學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

4 談煒榮;黃水林;徐國(guó)華;;懸停和前飛狀態(tài)涵道尾槳?dú)鈩?dòng)特性分析[A];探索 創(chuàng)新 交流——第三屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集（第三集）[C];2008年

5 任冀賓;王斌團(tuán);;基于飛行參數(shù)靈敏度的飛機(jī)疲勞載荷譜典型飛行任務(wù)剖面研究[A];第十四屆全國(guó)疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

6 張旭東;屈香菊;高宏建;王t

本文編號(hào)：1181980