【摘要】：氣動(dòng)彈性驗(yàn)證是飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。目前,國內(nèi)氣動(dòng)彈性驗(yàn)證試驗(yàn)以風(fēng)洞試驗(yàn)為主,風(fēng)洞試驗(yàn)以縮比模型為研究對(duì)象,采用真實(shí)氣流的氣動(dòng)力進(jìn)行加載。地面顫振試驗(yàn)以真實(shí)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,利用激振器激勵(lì)力來模擬飛行器受到的氣動(dòng)力。地面顫振模擬試驗(yàn)可作為傳統(tǒng)風(fēng)洞試驗(yàn)的補(bǔ)充,是一種極具生命力的顫振研究新方法。本文針對(duì)地面顫振試驗(yàn)系統(tǒng)研制需求,建立了非定常氣動(dòng)力時(shí)域快速計(jì)算模型、激振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、激振系統(tǒng)魯棒控制器模型,以及完整的顫振試驗(yàn)全系統(tǒng)仿真分析模型,為顫振試驗(yàn)系統(tǒng)的研制提供技術(shù)支持。具體研究內(nèi)容如下:為解決氣動(dòng)力工程算法無法進(jìn)行氣動(dòng)力實(shí)時(shí)計(jì)算的問題,基于最小狀態(tài)法將工程算法獲得的氣動(dòng)力擬合為有理函數(shù),進(jìn)而獲得了氣動(dòng)力時(shí)域快速計(jì)算模型。為解決氣動(dòng)力測量/加載點(diǎn)布置問題,開展了非定常氣動(dòng)減縮方法及測量點(diǎn)/激振點(diǎn)優(yōu)化方法研究,基于曲面樣條插值理論及遺傳算法優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了將非定常氣動(dòng)力減縮至有限個(gè)點(diǎn)上,并確定了測量/激振點(diǎn)位置。為保證氣動(dòng)力實(shí)時(shí)準(zhǔn)確加載,在設(shè)計(jì)激振系統(tǒng)控制器之前,首先開展了激振系統(tǒng)建模方法研究。建立了激振系統(tǒng)機(jī)—電—磁耦合動(dòng)力學(xué)模型,并給出模型參數(shù)辨識(shí)方法,最后通過仿真修正,提高了動(dòng)力學(xué)模型精度�；诖四Ｐ�,建立了多輸入多輸出激振系統(tǒng)的耦合動(dòng)力學(xué)模型。為解決多輸入多輸出系統(tǒng)實(shí)時(shí)力控制問題,基于混合靈敏度方法設(shè)計(jì)了激振系統(tǒng)的魯棒控制器,并以單個(gè)激振器為控制對(duì)象,編寫了控制程序,通過cRIO控制器硬件實(shí)現(xiàn)了對(duì)空載激振器的實(shí)時(shí)控制。綜合上述研究內(nèi)容建立了顫振試驗(yàn)全系統(tǒng)仿真模型,基于此模型,開展了針對(duì)典型翼結(jié)構(gòu)的仿真顫振分析,獲得的顫振速度同ZAERO軟件計(jì)算結(jié)果一致,驗(yàn)證了顫振試驗(yàn)系統(tǒng)中氣動(dòng)力實(shí)時(shí)計(jì)算、多輸入多輸出系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制等關(guān)鍵技術(shù)的可行性。同時(shí),基于全系統(tǒng)仿真模型還求解獲得了系統(tǒng)穩(wěn)定性邊界以及影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素,為顫振試驗(yàn)系統(tǒng)研制提供有力支撐。
【學(xué)位授予單位】：中國航天科技集團(tuán)公司第一研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V216.25

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本文編號(hào)：2742588