弦向柔性机翼气动弹性分析与控制

摘要

自适应机翼是一种基于主动控制技术的自适应结构。它通过对气动外形的不断优化，使飞行器在不同飞行状态下均具有较出色的飞行性能。自适应机翼的实现需要降低机翼主要结构的刚度，这将影响机翼的气动弹性稳定性。目前，国内外的研究主要集中在对自适应机翼结构的实现上，而对自适应机翼气动弹性的研究相对较少。本文研究具有弦向柔性自适应机翼的气动弹性分析与控制问题，主要工作如下:
　　针对Murua建立的考虑弦向柔性的三自由度二元翼段模型，采用次最优控制律进行颤振主动抑制。用V-g法计算系统的颤振速度，研究弦向弯度变化对系统动气动弹性稳定性的影响；选取弯曲变形的挠度作为控制变量进行颤振主动抑制。结果表明，考虑弦向弯曲变形后，原来刚性机翼的气弹稳定边界显著改变；通过控制弯曲变形，在给定的挠度变化范围内，可使系统的颤振临界速度提高26％。
　　建立一种压电梁描述弦向柔性的二元翼段有限元模型，应用非定常涡格法求解气动力。设计PID控制器进行颤振主动抑制，采用位移输出反馈控制方式，在给定的控制电压范围内，颤振临界速度提高11%。
　　针对上述二元翼段模型，运用神经网络预测控制器进行颤振主动抑制。分别采用全状态输出反馈和位移输出反馈控制方式，在给定的电压范围内都能使系统的极限环振动趋于收敛。

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图 清 单

表 清 单

注 释 表

第一章 绪 论

1.1气动弹性力学

1.2自适应机翼概述

1.3 自适应机翼气动弹性研究现状

1.4 本文研究内容和各章节安排

第二章 基于Peters气动力的弦向柔性机翼气动弹性分析与控制

2.1 引言

2.2 气动弹性模型

2.3 频域气动弹性分析

2.4 颤振主动抑制

2.5 本章小结

第三章 结构有限元与空气动力建模

3.1 引言

3.2 压电梁有限元模型的建立

3.3 压电梁形状的静态控制

3.4 非定常涡格法基本理论

3.5 非定常涡格法数值解

3.6 数值仿真结果

3.7 本章小结

第四章 流固耦合及PID控制

4.1 引言

4.2 结构与空气动力连接

4.3气动弹性方程解法

4.4 气动弹性分析

4.5 PID颤振主动抑制

4.6 本章小结

第五章 神经网络预测控制

5.1引言

5.2神经网络预测控制系统

5.3 数值仿真结果

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 本文主要工作

6.2 工作展望

参考文献

致谢

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