具有间隙非线性的全动舵系统的颤振分析

研究了超声速来流中含间隙舵系统的颤振问题。通过建立舵机传动机构的动力学方程并采用翼段模型和活塞理论,导出了俯仰方向含有间隙的舵面的非线性气动弹性动力学方程,利用 Hopf 分叉理论计算了舵面的颤振速度,并采用描述函数法分析了含间隙舵面的气动弹性响应。在此基础上,研究了传动机构的动态特性和间隙对舵面的颤振速度和极限环振荡行为的影响。研究表明：舵机静刚度较低时,需要考虑其动刚度对颤振速度的影响;仅当间隙内的俯仰刚度较小时,舵面的气弹响应才会发生亚临界 Hopf 分叉;在飞行速度一定的情况下,间隙量增大1倍,极限环振荡的振幅近似增加1倍。     

含间隙舵面非线性动力学分析

为了建立含间隙舵面动力学模型,研究系统的非线性动力学行为,分析系统稳定性及参数对其特性的影响,针对含间隙舵二维动力学模型,采用三阶活塞理论建立了含间隙舵非线性气动弹性动力学方程,应用稳定性分析、Hopf分岔理论和数值方法分析系统的非线性颤振特性,根据求解的复特征根研究系统稳定性,根据特征根曲线分析马赫数和间隙对系统稳定性的影响,并通过Runge–Kutta法求解得到的舵面二维颤振常微分方程组,研究不同来流速度条件下的系统动力学响应。结果表明:间隙舵系统存在临界颤振速度,当来流速度达到临界颤振速度时,系统平衡点失稳,变成具有较大幅值的颤振极限环;此外,临界颤振来流速度随马赫数的增加,先增大后减小,随沉浮间隙量的增大而增大,随俯仰间隙量的增大而减小。     

基于时域法的火箭空气舵系统频率特性分析

针对火箭非线性舵系统的串联结构特点,建立空气舵系统刚度模型。基于时域法分析火箭空气舵系统频率特性,通过建立有限元分析模型得到舵系统的非线性频率特性。有限元计算结果与模态试验得到舵系统的非线性频率特性进行对比,两者一致性较好,验证了基于时域分析舵系统非线性频率特性方法的正确性。通过计算和试验得到：间隙会导致舵系统一阶频率降低,增加舵面负载和增大激振力均可消除舵系统间隙,使舵系统一阶频率随舵面负载、激振力的增大而变大。     

传动间隙对舵面颤振的影响分析

针对一类超声速导弹小展弦比舵面的特点,忽略其弯曲方向的模态变化,当舵机／舵面系统旋转方向引入间隙非线性因素时,会使系统产生谐振和耦合颤振问题,因此,首先建立了舵机／舵面系统在模态试验和飞行状态下的单自由度非线性振动模型,通过渐近法求解这一自由度下间隙对系统的影响,以及预载和飞行速度抑制间隙的变化规律,为避免系统发生抖动和结构耦合颤振提供分析依据。     

防空导弹的舵面气动弹性设计

本文部分地讨论了防空导弹舵面气动弹性的设计问题,给出了导弹系统初步设计中分析计算的简略方法,讨论了避免或抑制危及导弹正常工作的基本措施和解决导弹研制后期出现的某些问题的方法。     

飞行器尾翼结构的非线性动态特性初步分析

从飞行器尾翼非线性特征出发，描述了非线性成因，讨论了结构动态特性的辨别方法．通过尾翼的一阶弯曲振动和舵面旋转振动模态试验，得到了尾翼固有频率随激振力变化的力—频曲线，初步分析了由配合间隙造成的飞行器尾翼结构非线性动态特性。     

考虑气动弹性的飞行器机动性能研究

在某飞行器机动过程中,柔性的舵面不仅呈现出气动弹性效应,也是制约整个飞行器机动性能的主要因素。因此,综合考虑机动航迹、舵面弹性变形、舵面上气动力三者间的交叉耦合,研究了该飞行器的机动性能。结果表明:对比于刚体舵面模型,气动弹性效应使舵面上承受的气动载荷减弱,该飞行器侧向的可用过载增大约16%,机动性能有所提升。     

高超声速飞行器舵面热颤振数值方法研究

建立一套可行的气动热、气动力、结构松耦合数值方法,利用商业软件ABAQUS二次开发接口DFLUX,编制热壁热流计算程序以考虑壁面温度的影响,分析舵面结构在气动加热环境中温度场分布及随飞行时间的变化;建立力热模型分析舵面模态和频率随气动加热的变化情况;应用商业软件ZAERO进行颤振分析,确定舵面气动弹性稳定性及颤振发生机理。     

高超声速飞行器空气舵系统耦合特性分析及颤振抑制研究

为了预防高超声速飞行器空气舵系统流、固、热、电、磁等多物理场的耦合作用所引发颤振失稳开展颤振抑制研究,建立了将热环境下舵面结构动力特性、高超声速非定常气动力、舵机环节非线性动力学特性耦合起来的舵机-舵面耦合系统数学模型和颤振特性分析方法;对某舵系统进行了数值分析,研究了热环境、电动舵机设计参数以及指令信号幅值对颤振速度的影响,提出在舵机电流环加入超前滞后环节的颤振抑制措施。仿真结果表明,该方法能有效地提高舵系统的颤振速度。     

多场载荷作用下导弹舵面响应数值计算与分析

针对导弹舵面在多物理场载荷作用下响应数值计算存在的困难和不准确性,通过将流场域离散化处理,与结构场有限单元节点耦合,再与声场边界元控制方程相互结合,推导出改进的耦合边界元/有限元(BEM/FEM)计算方法。通过此方法数值模拟导弹真实飞行环境,计算出了舵面危险点位置和不同飞行环境下舵面响应特性。结果表明,通过改进的耦合BEM/FEM计算方法,能够较准确地反应导弹在真实飞行环境下舵面响应特性,为导弹舵面可靠性设计提供了一种有效的数值计算方法。     

导弹气动弹性稳定性分析

以某导弹为例,从颤振和气动伺服弹性两方面对导弹气动弹性稳定性进行了分析研究.在颤振分析中,开展了全弹结构动特性计算,采用超声速偶极子格网法计算了高超声速非定常气动力,对导弹部件和全弹进行颤振计算分析,对空气舵舵系统刚度设计提出了要求.在气动伺服弹性稳定性分析中,建立了导弹俯仰通道气动伺服弹性运动方程,采用Nyquist方法分析了闭环系统的稳定性和稳定裕度.     

基于改进序列二次规划的非线性控制分配

针对多操纵面飞机舵面偏转角与力矩系数之间的非线性问题,提出一种改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和序列二次规划算法(sequential quadratic programming,SQP)相结合的方法来解决非线性控制分 配问题。以飞翼模型为对象,对模型舵效进行分析,在舵效非线性的情况下,采用拟合函数的方法来表示舵效的非 线性;对粒子群算法进行改进,采用拟牛顿法及线搜索方法对序列二次规划方法进行改进,并对改进后算法的拟合 效果进行比较;在线性舵效与非线性舵效下进行仿真对比,验证了算法的有效性。仿真结果表明：该算法能提高粒 子群算法的全局搜索能力,保证分配的准确性。     

具有控制约束的最速驾驶仪设计

为了解决导弹控制系统设计过程中采用试凑法进行参数设计周期太长以及执行机构饱和约束不易加入的问题．提出一种建模思想。将控制系统设计问题变为有约束优化问题。把系统的性能指标和执行机构饱和约束转化为约束条件。上升时间作为目标函数．采用逐次逼近法来进行迭代，直到得到满足约束的控制器参数。此方法能够直观地引入各种约束。并能够有效缩短导弹控制系统设计周期。     

压电舵翼动力学模型研究

为了准确地得到压电舵翼的动力学特性和动力学参数,根据压电舵翼的工作原理,分析舵翼工作时各部件的运动特性; 以振动动力学理论为基础,建立了舵翼系统的动力学模型。通过测量压电舵翼系统在阶跃信号激励下的动力学响应,验证了动力学模型的正确性。结合动力学模型和舵翼系统的动力学响应曲线,得到了压电舵翼有阻尼自振周期23 ms,阻尼比0.571 5,是一个二阶欠阻尼系统,这为舵翼系统的结构优化以及控制奠定了基础。     

模糊神经网络在电动舵系统中的应用

为了适应导弹控制技术的发展,电动舵系统的性能要求越来越高。在提高系统快速性、控制精度的同时,舵系统需要足够的抗扰动和适应恶劣环境的能力。为了提高常规PID电动舵系统的控制品质,在分析模糊控制与神经网络控制的基础上,设计了基于模糊RBF网络整定的PID控制算法。该算法具有控制精度高、响应迅速、无超调等特点,且具有很强的鲁棒性和学习能力。仿真和试验结果表明:此方法可以使电动舵系统的控制品质得以很大提高,同时也适用于其它伺服系统。     

导弹舵面螺钉可靠性分析

导弹舵面螺钉是连接导弹舵面和弹体的重要零件,若其失效将导致舵面的脱落,从而使导弹无法完成预定的任务。以一种导弹舵面螺钉为例,用改进一次二阶矩法对其可靠性进行计算,并用灵敏度矩阵就各随机变量对螺钉可靠性的影响程度进行灵敏度分析,找出影响舵面螺钉可靠性的主要因素。     

低舵速下具有能量优化的舵鳍联合减摇研究

针对目前舵／鳍联合减横摇系统对舵机转舵速度要求较高等问题,研究了一种在现有舵机低舵速条件下的舵／鳍联合减摇方法,可避免频繁操舵造成的舵机加剧磨损、燃料过度消耗等缺陷。依据操舵准则,在线修正原航向舵、减摇鳍指令,在允许的航向·偏差范围内,达到舵／鳍联合减摇的目的。通过对船舶航行阻力、能量损耗的分析,应用遗传算法对舵／鳍联合控制中的关键因子进行优化。最后在不同海情下与原舵、鳍系统进行模拟比较,验证了该方法的有效性。与其它舵／鳍联合系统不同,该方法无需对现有舵机、鳍系统进行改造或更换,具有较好的应用价值。     

Depth Control for AUV Based on RS-LSSVM

Aimed at uncertainties and model’s impreciseness, nonlinearity and time-variability of depth control system in autonomous underwater vehicle (AUV), a depth predictive control method was put forward based on rough set (RS) and least squares support vector machine (LSSVM). By using RS theory, the monitor data attribute of AUV was reduced to eliminate the redundant information and to improve efficiency. Then, LSSVM model was trained by using the reduced rules, and its parameters were optimized by using chaos theory for the higher accurate control. Taken an AUV typed NPS Phoenix as an example, its depth step response, horizontal rudder and pitch change were simulated. The simulation results show that the method improves the model’s accuracy and has better real-time response, fault-tolerant ability, reliability and strong anti-interfere capability.     

一种适用于鱼雷变舵角的结构网格处理方法

针对鱼雷变舵角工况计算流体力学（CFD）流场计算中网格划分环节,以＂十＂字形全动舵、＂十＂字形翼端舵两类鳍/舵布局为对象,提出了一种快捷高效的多结构化网格处理方法。结合结构网格有利于对近壁面网格精细控制、保证其求解精度高的特点,采用多块结构化网格划分思路,把鳍/舵局部流场区域从全雷整体域中分离出来,形成多块计算域,在各自独立坐标系下划分结构化网格,通过多块耦合方法形成全流场计算域网格。减小了网格划分工作难度,避免了重复性,提高了设计计算效率和精度。经计算结果验证,本文方法有效可行,可推广适用于绕定轴旋转等局部小范围变化的几何构型。