基于微分流形理論構建了一種結冰條件下飛機魯棒動力學邊界保護系統(tǒng)設計方案。首先基于微分流形理論計算了飛機未結冰時的動力學邊界,并用Monte Carlo法驗證了其準確性和高效性;其次,以結冰因子影響模型為基礎,研究了不同結冰程度下飛機動力學邊界的變化規(guī)律;進而提出了飛機魯棒動力學邊界,并設計了結冰條件下飛機魯棒動力學邊界保護系統(tǒng)。當飛機遭遇結冰不利飛行環(huán)境時,相比于傳統(tǒng)動力學邊界,該魯棒動力學邊界不需獲取準確的冰型信息和結冰嚴重程度�？紤]當前結冰檢測技術手段,提出的方法具有更加廣泛的工程應用意義。在飛機超出動力學邊界之前,邊界保護系統(tǒng)作用使飛行狀態(tài)保持在安全閾值范圍內(nèi),從而保證飛機安全可控。 

【文章來源】：空軍工程大學學報(自然科學版). 2020,21(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

確定穩(wěn)定邊界上的UEPs

UEP1和UEP2在受到擾動后收斂至平衡點SEP，而UEP3受擾動后呈發(fā)散趨勢，因此UEP1和UEP2在穩(wěn)定邊界上，UEP3不在SEP的穩(wěn)定邊界上。由微分流形理論確定系統(tǒng)穩(wěn)定域的方法具體如下：首先要確定SEP邊界上所有的UEP，然后計算每個UEP的穩(wěn)定流形，將這些流形組合起來即圍成非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定域。本例中，UEP1和UEP2的穩(wěn)定流形包圍的區(qū)域即為GTM飛機在所給工作狀態(tài)的三維縱向穩(wěn)定域，如圖5所示。圖5中紅點表示SEP，藍點表示UEP，紫色曲面表示動力學邊界，紫色曲面圍成的區(qū)域即為穩(wěn)定域�？梢婏w機的穩(wěn)定域并不是規(guī)則的幾何形狀，在計算維度超過二維后難于使用解析方法（如Lyapunov能量函數(shù)法）得到準確的穩(wěn)定域。

流形理論是一種計算非線性系統(tǒng)穩(wěn)定域的有效方法，其利用積分的方式獲取邊界上不穩(wěn)定平衡點的穩(wěn)定流形并將其作為穩(wěn)定邊界[20]。計算二維流形的方法主要包括連續(xù)邊值問題法、測地圓法、偏微分方程法和擴展軌線法[26]。本文采用測地圓法刻畫系統(tǒng)的流形，具體流程見圖1。1.2 縱向動力學模型

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]飛機在結冰條件下的最優(yōu)邊界保護方法[J]. 周莉,徐浩軍,楊哲,劉東亮.  上海交通大學學報. 2013(08)
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[9]機翼熱氣防冰系統(tǒng)設計[J]. 卜雪琴,郁嘉,林貴平,宋馨.  北京航空航天大學學報. 2010(08)
[10]結冰對飛機飛行動力學特性影響的仿真研究[J]. 袁坤剛,曹義華.  系統(tǒng)仿真學報. 2007(09)

碩士論文
[1]結冰飛行動力學特性與包線保護控制律研究[D]. 張智勇.南京航空航天大學 2006



本文編號：3113357