检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2023年第S02期44卷 67-76页

作者：张贺刘清扬李留刚许靖尧空间物理重点实验室北京100076

变构型飞行器能够根据飞行环境与飞行任务相应改变外形,在气动、控制、应用场景方面具有明显优势。为了设计合理的变构型飞行器分离/变形机构,需要依赖仿真工具识别设计风险、优化机构设计。针对各类变构型飞行器多刚体非定常问题的仿... 详细信息

变构型飞行器能够根据飞行环境与飞行任务相应改变外形,在气动、控制、应用场景方面具有明显优势。为了设计合理的变构型飞行器分离/变形机构,需要依赖仿真工具识别设计风险、优化机构设计。针对各类变构型飞行器多刚体非定常问题的仿真需求,基于Udwadia-Kalaba方法构建了适用于各类约束问题的多刚体动力学模型,并开发了轻量化的多刚体动力学开源仿真软件MUSE。MUSE采用了面向对象的编程方式,使得用户使用时不必了解多刚体动力学方程的具体表达式,而只需根据实际的机械系统创建相应刚体对象与约束对象并指定对象间的连接关系。构建了MUSE与CFD求解器耦合计算框架,实现了变构型飞行器分离/变形过程的多刚体非定常仿真。验证算例表明,MUSE能够精确求解多刚体动力学问题,且MUSE与CFD的耦合计算能够很好地解决各类变构型飞行器变形/分离过程中面临的多刚体非定常仿真难题。

关键词：变构型飞行器非定常多刚体动力学分离耦合计算

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面向变构型飞行器的强化学习位置姿态一体化控制方法

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宇航学报 2024年第7期45卷 1100-1110页

作者：路坤锋贾晨辉黄旭刘晓东柳嘉润王昭磊北京航天自动控制研究所北京100854 宇航智能控制技术全国重点实验室北京100854

针对变构型飞行器在飞行过程中由于构型发生改变导致其质心、气动力、转动惯量和气动力矩以及飞行器的抗扰能力等参数或特性发生变化,对飞行器飞行控制品质产生较大影响的问题,提出一种基于强化学习的变构型飞行器一体化位置姿态控制方... 详细信息

针对变构型飞行器在飞行过程中由于构型发生改变导致其质心、气动力、转动惯量和气动力矩以及飞行器的抗扰能力等参数或特性发生变化,对飞行器飞行控制品质产生较大影响的问题,提出一种基于强化学习的变构型飞行器一体化位置姿态控制方法,通过孪生延迟深度确定性策略梯度(TD3)强化学习算法训练神经网络控制律,实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制。算法通过数学仿真与飞行试验进行了验证,仿真结果与飞行试验结果表明,该算法所设计的神经网络控制律能够实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制,并对于外界干扰具有较强的适应能力。

关键词：强化学习变构型飞行器位置控制姿态控制

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变构型飞行器增量非线性动态逆姿态控制律设计

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战术导弹技术 2024年第4期 83-91页

作者：刘昊东杨建东赵文文尹中杰苏山蔡克荣上海机电工程研究所上海201109

为了保证变构型飞行器变形过程中的姿态稳定,针对具有非线性、强耦合和外部干扰的变构型飞行器姿态动力学模型,给出一种基于增量非线性动态逆的姿态控制方案。使用非线性动态逆的思想,设计增量非线性动态逆控制器,并结合扩张状态观测器... 详细信息

为了保证变构型飞行器变形过程中的姿态稳定,针对具有非线性、强耦合和外部干扰的变构型飞行器姿态动力学模型,给出一种基于增量非线性动态逆的姿态控制方案。使用非线性动态逆的思想,设计增量非线性动态逆控制器,并结合扩张状态观测器补偿外界干扰。通过数值仿真,验证了基于增量非线性动态逆的飞行器姿态控制方案的有效性。仿真结果表明,设计的增量非线性动态逆控制器能够保证变构型飞行器变形过程中的姿态控制性能。

关键词：变构型飞行器姿态动力学模型姿态控制扩张状态观测器增量非线性动态逆

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一种“可抛机翼”变构型飞行器设计与性能分析

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兵器装备工程学报 2023年第7期44卷 126-134页

作者：云涛史志伟童晟翔陈臻孙全兵南京航空航天大学航空学院南京210016

变构型飞行器可以通过改变自身构型在不同的飞行条件下同时具备良好的气动特性,从而适应不同的任务需求和飞行环境。针对传统变构型方式会增加飞行器质量和结构复杂度的问题,设计了一种具有“可抛机翼”的变构型飞行器,其常规构型可实... 详细信息

变构型飞行器可以通过改变自身构型在不同的飞行条件下同时具备良好的气动特性,从而适应不同的任务需求和飞行环境。针对传统变构型方式会增加飞行器质量和结构复杂度的问题,设计了一种具有“可抛机翼”的变构型飞行器,其常规构型可实现高亚声速巡航,在抛离机翼后变为弹体达到超声速,用于末段突防、打击等军事用途,针对变构型前后2种状态进行不同飞行条件下的数值计算,初步评估该飞行器的气动性能,再通过飞行仿真模拟飞行器从抛离机翼到加速冲杀的全过程。研究结果表明:这种飞行器可以通过构型的改变适应不同的飞行环境,为高速变构型飞行器的构型设计提供参考。

关键词：飞行器设计变构型飞行器数值模拟超声速飞行飞行仿真

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变构型飞行器非线性气动弹性多体动力学分析

变构型飞行器非线性气动弹性多体动力学分析

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第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会

作者：潘园张海燕赵振军刘燚北方工业大学机械与材料工程学院北京机电工程研究所

为了适应跨介质宽速域飞行,新一代飞行器往往采用变构型方案,通过改变气动布局,在低速附着流与超声速激波流均获得较好的升阻性能。同时,变构型也使得飞行器气动外形发生变化,从而带来流场边界的时变特性,引入气动非线性,另一方面,变构... 详细信息

为了适应跨介质宽速域飞行,新一代飞行器往往采用变构型方案,通过改变气动布局,在低速附着流与超声速激波流均获得较好的升阻性能。同时,变构型也使得飞行器气动外形发生变化,从而带来流场边界的时变特性,引入气动非线性,另一方面,变构型引起的结构动特性变化以及变构型机构带来的间隙非线性使得飞行器颤振行为极为复杂。从非线性动力学来看,飞行器颤振的力学本质由固定构型Hopf分岔问题转化为变构型参数变化引起的全局分岔问题。本文针对这一问题进行研究,基于多体动力学提出了一种变构型飞行器的气动弹性建模方法,采用偶极子网格法计算变构型飞行器的空气动力影响系数矩阵,并用最小状态法拟合建立物理坐标下的时域空气动力影响系数矩阵。针对采用对空气动力影响系数矩阵元素随变体参数跳跃问题,采用对最小状态方程输出进行插值,获得更为准确的非定常气动力。将时域非定常气动力引入到多体力学框架下,实现变构型飞行器的气动弹性耦合建模,并求解气动弹性响应。针对带间隙非线性的悬臂翼舵模型、整机模型、折叠翼模型,分析了间隙大小对悬臂翼舵极限环响应的影响规律,研究了盘旋、爬升等机动动作下的整机气动弹性特性以及折叠翼变构型过程中的气动弹性响应。

关键词：柔性多体动力学气动弹性变构型飞行器颤振

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变构型飞行器的姿态控制技术研究

变构型飞行器的姿态控制技术研究

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作者：官根华华中科技大学

学位级别：硕士

变构型飞行器可以改变气动构型,改善气动性能,以适应不同的任务和环境,从而解决高速和低速状态之间的飞行性能冲突。变形能力主要是通过构型切换来保证的,以便于完成任务时提高飞行性能。但是,由于变形过程中质量分布和空气动力会产生... 详细信息

变构型飞行器可以改变气动构型,改善气动性能,以适应不同的任务和环境,从而解决高速和低速状态之间的飞行性能冲突。变形能力主要是通过构型切换来保证的,以便于完成任务时提高飞行性能。但是,由于变形过程中质量分布和空气动力会产生较大变化,以及内部不确定性和外部干扰,飞行器可能会变得不稳定。机翼过渡过程的复杂性给控制系统设计带来了巨大挑战,并且近年来受到了许多国家的关注。本文以一类变后掠翼导弹为研究对象,主要围绕建模和姿态控制系统设计,开展了如下研究:首先,利用DATCOM仿真软件获取变构型飞行器各个构型下的气动数据,并且进行气动特性分析,然后将所获得的气动数据基于数据拟合理论进行拟合得到气动参数关于状态量以及变形率的拟合函数,建立了变构型飞行器的气动模型。其次,定义常用坐标系及其转换关系,依据动力学相关理论,推导建立了变构型飞行器动力学模型。针对变构型飞行器多模型的特点,基于T-S模糊理论和局部小扰动线性化方法,确立相应的模糊规则,隶属度函数以及各规则下对应的子系统,建立了变构型飞行器整体的T-S模糊模型并且进行仿真对比验证其准确性,为后续控制器设计奠定了基础。接着,研究变构型飞行器的姿态跟踪控制问题。考虑到跟踪控制问题需要跟踪参考信号而不是简单的使得系统镇定,基于T-S模糊模型,设计了基于模糊前馈的鲁棒跟踪控制器,利用前馈网络去补偿参考信号并设计鲁棒状态反馈控制律使得系统镇定,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。考虑到变构型飞行器气动建模的偏差,设计了鲁棒优化控制分配策略,以得到在气动参数偏差下的鲁棒最优控制舵面分配。最后,针对模糊前馈控制器能够抑制扰动但是存在静差的问题,提出了一种基于观测器估计的扰动补偿策略。对变构型飞行器姿态跟踪非线性模型进行变量替换得到标称调节系统,并设计自适应观测器对变构型飞行器非线性模型中的模型不确定与和扰动进行观测,利用估计值进行补偿,得到变构型飞行器标称的调节模型,将跟踪问题转化成调节问题,利用T-S模糊模型设计模糊最优保性能控制器并进行仿真验证。

关键词：变构型飞行器姿态控制 T-S模糊模型数据拟合模糊前馈控制鲁棒优化分配模糊保性能控制

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仿生变构型飞行器智能控制技术:进展与展望

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上海航天（中英文） 2022年第4期39卷 25-32页

作者：郭雷王恩美卢昊王陈亮郭克信余翔乔建忠北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院浙江杭州310051 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

仿生变构型飞行器是一种为适应环境和任务的变化而具备动物外部构型变化能力的新型飞行器,变构型的动态飞行特征给控制系统设计带来了一系列挑战。飞行器仿生变构型的过程是一种飞行器“眼、耳、脑、体、翼”等多器官协调的智能行为,控... 详细信息

仿生变构型飞行器是一种为适应环境和任务的变化而具备动物外部构型变化能力的新型飞行器,变构型的动态飞行特征给控制系统设计带来了一系列挑战。飞行器仿生变构型的过程是一种飞行器“眼、耳、脑、体、翼”等多器官协调的智能行为,控制系统设计的主要目标是在“感知—决策—反馈—执行”全控制回路的框架下解决“为何变”“如何变”等智能行为的设计问题,赋予飞行器(特别是无人飞行器)在复杂干扰和不确定环境下强自主、强适应、强生存等智能能力。结合近年来智能控制和仿生技术的发展,从仿生智能的视角梳理变构型飞行器控制技术的研究现状和存在问题,指出仿生变构型飞行器设计需要完成从“方法论”“系统论”设计到“环境/任务/系统一体化”设计亦即“行为论”设计的跨越;进一步提出了机理与数据混合驱动建模、多维信息仿生感知、智能自适应变形决策、变形与飞行一体化控制、全回路安全控制等前沿科学问题,并给出了可能的解决思路。

关键词：变构型飞行器智能控制仿生智能安全控制行为控制

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一种变构型无舵化无人飞行器设计及性能分析

一种变构型无舵化无人飞行器设计及性能分析

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作者：云涛南京航空航天大学

学位级别：硕士

现代瞬息万变的战场环境以及更加复杂的飞行任务对飞行器设计提出了更高的要求。外形确定后的飞行器很难在不同的飞行条件下兼备良好的气动特性,变构型飞行器可通过改变飞行器局部或整体的外形形状,实现气动重构,并高效地适应多种飞行... 详细信息

现代瞬息万变的战场环境以及更加复杂的飞行任务对飞行器设计提出了更高的要求。外形确定后的飞行器很难在不同的飞行条件下兼备良好的气动特性,变构型飞行器可通过改变飞行器局部或整体的外形形状,实现气动重构,并高效地适应多种飞行环境与任务需求,同时解决了续航能力与机动能力对飞行器外形要求的矛盾,使飞行器在全速域兼备良好的气动特性。论文首先设计了一种具有“可抛机翼”的变构型飞行器,其常规构型可实现跨声速巡航,在收到指令或发现目标时抛离机翼,变为弹体达到超声速,用于末段突防、打击等军事用途。借助数值仿真分析了变构型前后两种构型在不同飞行条件下的气动特性,并搭建六自由度动力学模型完成飞行性能和飞行任务全过程的飞行仿真。最后在所设计无人飞行器的基础上提出了用射流环量控制技术代替常规舵面的控制方法,通过数值计算和低速风洞试验对比两种控制方式的控制效能。结果表明,该飞行器常规构型和超声速构型在各自的飞行条件下具备良好的气动特性,可以实现跨声速巡航并抛离机翼并加速至超声速状态的飞行全过程,在低速时,射流环量控制技术可以代替常规舵面有效地实现对飞行器俯仰、滚转的姿态控制。

关键词：变构型飞行器数值计算飞行仿真环量控制技术风洞试验

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翼尖铰接组合式飞行器多飞行构型下协调机动操纵性分析

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航空学报 2025年

作者：朱恩桐周洲王睿王涵王贵晨西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室

为研究组合式飞行器协调机动操纵能力，本文从连接数量和飞行构型两个角度出发探索了组合式飞行器的机动能力变化问题。首先采用CFD方法建立组合体飞行器气动力数据库，导入采用准坐标形式的拉格朗日多体动力学关系得到翼尖铰接链式组... 详细信息

为研究组合式飞行器协调机动操纵能力，本文从连接数量和飞行构型两个角度出发探索了组合式飞行器的机动能力变化问题。首先采用CFD方法建立组合体飞行器气动力数据库，导入采用准坐标形式的拉格朗日多体动力学关系得到翼尖铰接链式组合飞行器动力学模型并在各类代表性构型下求解配平问题。然后提出姿态等效体和三轴等效加速度的定义并说明其描述组合体飞行器操纵性的合理性。最后构建最优化问题，在避免诱发相对运动的约束下计算2/3/4/5机组合体，各自在三类飞行构型（水平构型、上下反构型、手风琴构型）下分别计算纵向、横向、航向三轴最大可达加速度。从本质上，构型变化改变惯量分布矩阵和操纵效能矩阵从而影响操纵性能；体数增加影响飞行器展向尺度和相对运动自由度，在避免诱发相对运动的约束下影响执行机构最大可用操纵量。本文得到的操纵性结论能为组合式飞行器飞行构型选择和控制方案设计提供理论依据。

关键词：飞行力学组合式飞行器操纵性变构型飞行器可达集最优化

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基于高阶浸入边界法的变构型非定常气动仿真方法研究

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宇航学报 2025年第3期46卷 473-484页

作者：陈海鹏顾祥玉王鑫蔚秦剑吴杰中国运载火箭技术研究院北京100076 南京航空航天大学空动力学系南京210016

在航空航天领域,变构型飞行器可在大范围速域和空域中均保持良好的气动特性。在跨域飞行任务中,变构型是突破固定构型飞行器性能边界的有效途径,具有良好的应用前景。然而,在飞行器变形过程中,由物面边界动态变化引起的非定常气动特性... 详细信息

在航空航天领域,变构型飞行器可在大范围速域和空域中均保持良好的气动特性。在跨域飞行任务中,变构型是突破固定构型飞行器性能边界的有效途径,具有良好的应用前景。然而,在飞行器变形过程中,由物面边界动态变化引起的非定常气动特性给仿真带来了严峻挑战。将浸入边界法(IBM)与高阶通量重构方法相结合,发展了一种适用于变构型飞行器变形过程的非定常气动仿真方法,大幅降低了模拟物面边界运动的动态计算网格生成难度,同时可实现对流场细节的精细化捕捉。采用运动圆柱与静止激波的相互作用过程、NACA0012翼型俯仰振荡运动以及机翼投弹3个案例,对高阶IBM方法进行了验证。最后,将该方法应用于类X-37B飞行器翼面展开过程的仿真,研究飞行攻角、折叠角速度对飞行器非定常气动特性的影响。

关键词：通量重构浸入边界法(IBM) 折叠翼变构型飞行器

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