繩索平流層飛行器動力學建模與仿真.pdf

1、研究了超壓氣球平臺以及對其利用不同海拔之間的風速差進行軌跡控制的方法，對超壓氣球、繩索以及系纜軌跡控制系統(tǒng)三者組成的繩索平流層飛行器進行了動力學分析與建模，針對整個飛行系統(tǒng)的特點提出了一種平衡點估算的方法，對建立的非線性數(shù)學模型采用Matlab/Simulink進行了動態(tài)仿真，并提出了可行的線性化方法。全文的主要內(nèi)容如下： 研究了平流層平臺的發(fā)展簡況以及各國平流層平臺研究現(xiàn)狀，分析了平流層氣球平臺及對其進行軌跡控制的研究意義，

2、并對超壓氣球、繩索以及系纜軌跡控制系統(tǒng)組成的繩索平流層飛行器進行了概述，對該飛行系統(tǒng)建模中存在的難點問題進行了扼要分析。研究了繩索連接多物體系統(tǒng)常采用的拉格朗日方程動力學建模法，分析了其在本飛行系統(tǒng)建模應用中的局限性，提出了本系統(tǒng)適用的建模法。從整體上分析了該飛行系統(tǒng)的特點，采用“質(zhì)量集中-彈性繩”模型，將超壓氣球和系纜軌跡控制系統(tǒng)也看作繩節(jié)點。然后根據(jù)各部件的動力學特性分別建立數(shù)學模型，各部件之間通過“接口”進行綜合。定義了飛行系統(tǒng)的

3、平衡點，分析了平衡點估算的難點，并針對該飛行系統(tǒng)的特點，提出了一種可行的通過趨勢線估算整個系統(tǒng)平衡點的方法，對任意多的繩分段數(shù)均適用。分析了飛行系統(tǒng)各部件之間互相影響的“接口”，將飛行系統(tǒng)各部件合理地進行封裝，為建立的數(shù)學模型搭建了Matlab/Simulink仿真框圖，進行了動態(tài)仿真。該方法也對任意多的繩分段數(shù)均適用。最后，本文將原先建立的大氣密度與風速模型進行了適當?shù)暮喕⒃诖嘶A上提出了本飛行系統(tǒng)適用的線性化方法，為將來控制策略