傳感器無人機的機翼顫振抑制研究.pdf

1、目前,傳感器無人機已經(jīng)成為世界各航空大國競相研究的熱點。本文就亞音速傳感器無人機的機翼顫振主動抑制這一關(guān)鍵技術(shù)進行了一系列的研究和仿真。具體研究內(nèi)容包括機翼空間狀態(tài)模型的建立以及相應(yīng)控制器的求取與數(shù)值仿真。其中建模方面包括二元機翼的狀態(tài)空間建模和三元機翼的有限元建模。
　　 由于傳感器無人機高空長航時的性能要求,這種無人機機翼普遍的特點是大展弦比或超大展弦比布局,重量輕且柔性大。本文首先分析了二元機翼運動的氣動彈性過程,進行了二

2、元機翼顫振的模態(tài)分析。采用西奧道生非定常氣動力模型,建立了二元機翼的氣動彈性狀態(tài)空間模型,并分別設(shè)計了次最優(yōu)控制律和LQG/LTR控制器來抑制二元機翼的顫振。接下來,本文結(jié)合工程梁單元模型,采用有限元法,分別求取了三元機翼的全質(zhì)量矩陣、全剛度矩陣和全阻尼矩陣,進而建立了帶后緣控制面的三元機翼的氣動彈性運動狀態(tài)空間方程。
　　 文章的核心部分是對三元機翼顫振抑制主動控制律的設(shè)計和數(shù)值仿真。針對帶操縱面的三元機翼的狀態(tài)空間模型,分別

3、設(shè)計了LQR控制器、LQG控制器、H∞控制器。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)值仿真結(jié)果表明:這三種控制器均能有效地提高機翼的顫振臨界速度,抑制顫振的發(fā)生。由于傳感器無人機在飛行過程中不可避免地存在干擾的影響,本文引入外界陣風(fēng)擾動和傳感器內(nèi)部白噪聲,并設(shè)計了LQG控制器和H∞控制器。數(shù)值仿真結(jié)果表明這兩種控制器均能很好地抑制干擾,提高傳感器無人機的顫振臨界速度,增幅達20％以上,達到了抑制顫振的目的。在兩種控制器的效果對比中,可以得出H∞控制較LQG控