本文選題：高超聲速飛行器　切入點：氣動建模　出處：《南京航空航天大學》2015年碩士論文

【摘要】：高超聲速飛行器的一體化設計為了便于控制分析和優(yōu)化設計,需要建立面向控制的氣動模型。高超聲速飛行器的氣動特性劇烈變化,高度耦合的設計使其有很強的不確定性。為此,根據(jù)具體飛行狀態(tài)的氣動數(shù)據(jù)和非線性時變特性的模型結構補償修正模型,對建立準確、完備、實用的氣動模型是非常必要的。因此,本文針對高超聲速飛行器的特性和面向控制設計的要求,結合一體化設計的現(xiàn)實條件,研究了精確簡潔的氣動建模方法。并通過模型補償修正的方法,提高氣動模型的保真度和適應性,力求使得模型可以很好地描述高超聲速氣動特性的同時保持計算效率。本文以吸氣式高超聲速飛行器作為研究對象,考慮模型補償修正的要求,首先研究了多元正交函數(shù)的建模方法,自動地建立精確簡潔的氣動模型。然后利用這種建模形式易于更新修正的特點,在建立的氣動模型基礎上,針對更新數(shù)據(jù)修正模型,融合不同來源的氣動數(shù)據(jù)得到更好的建模結果。同時引入頻域的建模和模型修正方法,針對非線性和非定常的氣動特性補償修正先前的氣動模型。通過模型的補償修正方法,可以充分利用所有存在的氣動數(shù)據(jù),不經過人為的分析自動地得到高超聲速飛行器面向控制的精確解析氣動模型。本文以理論研究為基礎,通過高超聲速飛行器的氣動建模和模型補償修正仿真實驗,對理論的方法進行驗證和評估分析。實驗結果證明氣動模型的補償修正方法的有效性,由此建立的高超聲速飛行器氣動模型具有確定的模型結構、精確的參數(shù)估計及不確定度。模型的解析形式和良好的預測能力符合面向控制的建模要求。
[Abstract]:In order to facilitate the control analysis and optimization design of hypersonic vehicle, it is necessary to establish a control-oriented aerodynamic model. The aerodynamic characteristics of hypersonic vehicle vary dramatically. The highly coupled design makes it highly uncertain. Therefore, according to the aerodynamic data of specific flight state and the model structure compensation correction model with nonlinear time-varying characteristics, the model is accurate and complete. The practical aerodynamic model is very necessary. Therefore, according to the characteristics of hypersonic vehicle and the requirements of control oriented design, this paper combines the practical conditions of integrated design. The accurate and concise pneumatic modeling method is studied, and the fidelity and adaptability of the pneumatic model are improved by the method of model compensation and correction. In order to make the model describe the hypersonic aerodynamic characteristics well and maintain the computational efficiency, this paper takes the inspiratory hypersonic vehicle as the research object and considers the requirement of model compensation and correction. Firstly, the modeling method of multivariate orthogonal function is studied, and the accurate and concise aerodynamic model is built automatically. Then, based on the established aerodynamic model and the updating data correction model, this paper makes use of the characteristic that the modeling form is easy to update and revise. Better modeling results are obtained by combining aerodynamic data from different sources. At the same time, the frequency domain modeling and model modification methods are introduced to modify the previous aerodynamic models for nonlinear and unsteady aerodynamic characteristics compensation. The accurate analytical aerodynamic model for hypersonic vehicle oriented control can be obtained automatically without artificial analysis by fully utilizing all the existing aerodynamic data. Through the aerodynamic modeling and model compensation simulation experiment of hypersonic vehicle, the theoretical method is verified and evaluated. The experimental results show that the compensation and correction method of the aerodynamic model is effective. The established aerodynamic model of hypersonic vehicle has definite model structure, accurate parameter estimation and uncertainty. The analytical form and good prediction ability of the model meet the requirements of control-oriented modeling.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1

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本文編號：1671422