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1、中圖分類號(hào)：V215.3論文編號(hào)：102870115-S004學(xué)科分類號(hào)：080101碩士學(xué)位論文彈性飛機(jī)突風(fēng)載荷自適應(yīng)前饋控制研究生姓名高文濤學(xué)科、專業(yè)一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)研究方向氣動(dòng)彈性力學(xué)與控制指導(dǎo)教師趙永輝教授南京航空航天大學(xué)研究生院航空宇航學(xué)院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringTheAdaptiveFeed-ForwardControlofGustLoadforanElasticAircraftAThesisinGenera
2、landFundamentalMechanicsbyGaoWentaoAdvisedbyProf.ZhaoYonghuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將
3、學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：I彈性飛機(jī)突風(fēng)載荷自適應(yīng)前饋控制摘要本文主要關(guān)注的對(duì)象是大型民機(jī)的突風(fēng)載荷減緩問題。飛機(jī)在飛行過程中，必然會(huì)遭遇突風(fēng)或大氣紊流，影響飛機(jī)的飛行狀態(tài)和結(jié)構(gòu)載荷，從而使飛機(jī)產(chǎn)生不希望的附加過載。飛機(jī)的突風(fēng)響應(yīng)一方面會(huì)影響飛機(jī)的操縱性和乘坐品質(zhì)，另一方面會(huì)使飛機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)載荷，影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)安全和飛機(jī)壽命，甚至?xí)l(fā)災(zāi)難。特別是近年來隨著飛機(jī)的結(jié)構(gòu)柔性不斷變大，剛體頻率和彈性體的頻率越來越接近，導(dǎo)致飛機(jī)剛彈模態(tài)之間的耦合現(xiàn)象越來越明顯，使
4、得突風(fēng)響應(yīng)載荷減緩問題越來越受到飛機(jī)研究和設(shè)計(jì)者的重視。突風(fēng)載荷減緩控制系統(tǒng)可以有效地抑制由突風(fēng)激勵(lì)引起的過載響應(yīng)。為了避免傳統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制方法引起的時(shí)滯、波動(dòng)等問題，我們采用前饋控制律，可以在飛機(jī)產(chǎn)生響應(yīng)之前，就通過偏轉(zhuǎn)副翼、升降舵等控制面，對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)突風(fēng)載荷的有效控制。本文中，針對(duì)突風(fēng)載荷減緩問題，通過耦合非定常氣動(dòng)力和飛機(jī)結(jié)構(gòu)，利用運(yùn)動(dòng)方程和有理函數(shù)近似方法，建立了該彈性飛機(jī)的開環(huán)氣動(dòng)伺服彈性模型，該模型包含突風(fēng)影響和控制面偏轉(zhuǎn)激勵(lì)。然后分別利用時(shí)域法和混合方法計(jì)算了該飛機(jī)對(duì)離散突風(fēng)和連續(xù)突風(fēng)的的響應(yīng)，并進(jìn)行比較。然后以一對(duì)對(duì)稱副翼為控制面，設(shè)計(jì)了對(duì)突風(fēng)載荷的自適應(yīng)前饋
5、控制方案，利用時(shí)域法對(duì)FIR數(shù)字濾波器的各個(gè)系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，并通過穩(wěn)定性分析確定各個(gè)時(shí)間步濾波器系數(shù)更新的收斂系數(shù)范圍，然后仿真分析了該控制方案作用下的突風(fēng)響應(yīng)特性。仿真結(jié)果表明：本文所設(shè)計(jì)的的控制方法對(duì)突風(fēng)引起的彈性飛機(jī)響應(yīng)的控制是有效的。關(guān)鍵詞：彈性飛機(jī)，突風(fēng)響應(yīng)，前饋控制，聯(lián)合控制，載荷減緩本文得到國(guó)家自然科學(xué)基金(11472128)資助，主要工作在機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。II南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTInthispaper,wemainlyfocusonthegustloadsalleviationofacivilairplane.Additiona
6、laerodynamicswillbeexcitedasanaircraftgoingthroughthegustregion,whichwillcausetherigidbodymotionandelasticvibrationsoftheelasticaircraft.Thesevibrationswillcausedynamicsstructuralloads,decreasehandlingqualitiesandpassengercomfort,increasethewingrootloadsanddecreasethefatiguelifeofthestructure.Espec
7、iallyinrecentdecades,alongwiththeflexibilityofaircraftgettingbiggerandbigger,thefrequenciesofrigidbodymotionsandaeroelasticvibrationshavethetendencytogetclosertoeachother,whichincreasesthenonlinearaeroelast
