H_∞理论在起落架半主动控制系统中的应用

以某型双腔式起落架为研究对象,建立了起落架着陆动力学方程,应用ADAMS软件构建该起落架的虚拟样机模型,在考虑控制对象模型的不确定性和系统干扰抑制的情况下,基于混合灵敏度问题求得鲁棒H∞控制器。应用ADAMS及Matlab/Simulink软件,对半主动起落架的落震仿真过程进行实时控制,进行机械系统和控制系统的联合仿真分析,并对比被动控制和半主动控制起落架的仿真结果。对比研究结果表明:半主动控制起落架能够有效地降低直升机着陆时的冲击载荷和振动响应,从而提高直升机着陆的安全性和舒适性。     

不同缓冲参数下平面六杆起落架落震性能研究

针对一种平面六杆旋翼无人机起落架结构,为正确设置起落架缓冲器参数、提高无人机着陆稳定性、增强起落架缓冲性能,对平面六杆起落架缓冲器进行了参数研究。建立了平面六杆起落架虚拟样机落震仿真模型,给出了起落架与地面的接触模型,并对起落架进行了落震仿真。通过改变缓冲器刚度与阻尼,对比分析了起落架落震时接触力、加速度、位移的变化规律,为自适应起落架缓冲器参数设计提供了重要参考。     

一种无人直升机起落架落震动力学建模方法研究

以无人直升机缓冲式滑橇起落架为研究对象，建立起落架系统的落震动力学模型，并对着陆过程进行数值分析，结果表明，所提方法可较为准确地识别无人直升机落震过程的过载与位移变化、起落架缓冲器承载与行程极限等参数，为无人直升机部件设计提供限制条件与约束。此外，该设计方法亦可用于其他直升机起落架的设计定型和试验验证，具有一定的工程意义。     

基于零力矩点理论的腿式着陆器着陆稳定性研究

为得出腿式着陆器着陆稳定性判据及提高其着陆稳定性的方法,给出腿式着陆器的结构原理,结合腿式着陆器的结构特点,基于零力矩点(Zero moment point,ZMP)理论研究腿式着陆器着陆过程的稳定性及其相关理论,给出基于ZMP的腿式着陆器着陆稳定性分析流程,为腿式着陆器着陆稳定性研究提供参考。为验证所提出基于零力矩点理论的腿式着陆器着陆稳定性研究方法的正确性,以哈尔滨工业大学研制的四腿桁架式月球着陆器样机为例,结合所提出的腿式着陆器着陆稳定性研究方法,给出四腿桁架式月球着陆器样机的支撑多边形与ZMP的关系图,并得到了该样机在着陆过程中的ZMP及支撑多边形的计算公式,最后给出通过判断着陆器的ZMP是否位于其支撑多边形内部来判断腿式着陆器是否稳定的方法。     

小型无人直升机仿生起落架设计

本文设计了一种针对小型无人直升机的仿生起落架。通过展望当前该领域的发展趋势和前景,明确本设计的意义,阐述该设计的目的、原理以及方法。同时,利用仿真模拟软件,进行受力分析的计算、三维函数图象的绘制、校核强度,并最后分析设计的可行性。     

仿生蝗虫机构着陆缓冲过程中的能量分配

着陆缓冲是仿生蝗虫跳跃机器人研究的重要问题之一,由于蝗虫的前腿、中腿和后腿尺寸不同,因此对缓冲过程中每条腿能量的分配直接影响到机器人受到地面冲击力和腿部肌肉力的大小,从而影响缓冲性能。在对蝗虫形态及着陆过程进行试验观测的基础上,采用弹簧等效代替蝗虫腿部肌肉,建立仿生蝗虫机构模型,并通过对机构进行受力分析,求得地面对机构各条腿支撑力与弹簧刚度系数之间的函数关系式。基于地面支撑力、腿部弹簧力以及每条腿的抗冲击能力的不同,提出了使得力的变化平缓、无冲击载荷的能量分配原则,根据该原则可求得各条腿的弹簧刚度系数。从算例中可以看出,此时仿生蝗虫机构所受到的地面支撑力和腿部弹簧力与不同着陆腿的抗冲击能力相吻合,且力的变化趋势平稳,可实现较好的缓冲效果。分析结果表明了分配方法的可行性,这为仿生蝗虫机构设计时腿部弹簧的选型提供了依据。     

小型无人直升机自转建模与控制策略研究

针对小型无人直升机动力失效后的自转着陆问题,建立了直升机自转飞行动力学模型。根据直升机自转飞行过程中的下降速度变化,将飞行过程分为加速下降、稳定下降和减速着陆 3 个阶段,设计了相应的控制策略。仿真结果表明,该模型具有较高的精度,实现了直升机自转飞行的安全着陆。研究成果对小型无人直升机自转飞行的研究具有一定的参考意义。     

飞机着陆试验中起落架缓冲功能检查方法

着陆试验中飞机以起落架最严重的受载状态着陆,需要加强起落架结构、强度和缓冲功能的检查。目前,起落架结构和强度均有合适的检查方法,但其缓冲功能的检查还没有合适的方法。基于此,探索了一种基于飞行实测载荷和缓冲器行程等数据检查起落架缓冲功能的方法。首先分析了起落架缓冲系统的受力,介绍了起落架载荷实测的原理;然后推导了根据实测载荷、缓冲器行程等数据,检查起落架缓冲功能的方法;最后,将该方法应用于某型飞机着陆试验中。结果表明,该方法检查出了起落架缓冲功能异常,确定了功能异常时的起落架状态,为起落架缓冲功能异常分析提供了重要的数据,并为起落架缓冲系统完善和优化设计提供了依据。     

基于高速开关阀的起落架着陆冲击载荷控制

选用并联组合高速开关阀作为起落架半主动控制执行器。针对起落架的着陆冲击这一瞬间过程,本文未采用常规的脉冲流量控制方法而是采用直接电压控制方法;考虑了高速开关阀的离散性和迟滞性,建立了基于高速开关阀的起落架半主动控制缓冲动力学模型;按给定吸收功量时峰值载荷最小的准则设计PD控制律。仿真结果表明,基于高速开关阀的起落架半主动控制方法对着陆冲击振动有较好的控制效果。     

基于磁流变减震器的弹性机体起落架着陆仿真分析

该文针对自行设计的多环形槽结构磁流变减震器,建立了减震器力学模型。以某支柱式起落架飞机为原型,在MSC ADAMS/Aircraft平台上建立起落架及全机虚拟样机模型,分别进行弹性和刚性机身全机着陆动力学仿真试验。仿真结果表明,考虑机身弹性的落震试验结果更准确,而所设计的磁流变减震器在合适的励磁电流作用下减震效果理想,能够满足飞机着陆性能的要求。     

基于前起落架突伸技术的新型缓冲器仿真设计分析

针对舰载机的前轮拖曳弹射起飞方式,结合前起落架突伸技术对缓冲器构型进行了研究,确定了缓冲器的组合突伸模式。基于常规型双腔油气式缓冲器提出了改进的缓冲器构型,并通过适当减小缓冲器的反弹阻尼来缩短突伸时间。应用动力学仿真软件LMS Virtual.Lab与机械/液压仿真软件AMESim实现了舰载机前起落架弹射-突伸动力学联合仿真。仿真结果表明:缓冲器各关键参数的变化与理论计算结果一致;增加高压充气的突伸模式比单纯释放储存势能的突伸模式能够获得更好的突伸效果,改进设计型缓冲器可有效缩短突伸时间。     

起落架收放系统动力学仿真

飞机起落架收放系统是以液压控制系统驱动起落架机构运动的综合复杂系统,涉及运动学、多体系统动力学、液压控制等方面内容。为研究起落架收放系统特性,以某型机工作原理和数字样机为例,采用Simcenter 3D Motion和AMESim建立了基于全机的起落架机构和液压控制系统的联合仿真模型。将起落架收放机构的负载仿真结果与某型飞机实测数据进行对比,两者基本吻合,说明该仿真可作为起落架收放系统设计及深入研究的依据。根据仿真结果,对起落架收放机构负载、收放速度以及液压控制系统的压力、流量响应特性进行了深入研究,同时对飞机各起落架相互作用的影响进行分析。     

新型小行星附着机构的落震仿真研究

小行星探测将会成为我国发展深空探索技术的重点研究方向.针对小行星引力弱、温差大、形状不规则、土质不确定等诸多特殊性,提出一种针对小行星探测任务的新型附着机构,应用动力学仿真软件ADAMS建立其虚拟样机模型,在模拟小行星着陆的环境下,完成落震动力学仿真,得到着陆仿真过程中的各项参数,验证了该构型着陆的稳定性和缓冲吸能效果...     

受生物启发的扑翼飞行器弹跳机构概念设计

针对扑翼飞行器自主起降能力缺失、严重影响其适用场景的问题，开展了仿生弹跳机构设计研究。对鸟类跳跃起飞过程中典型的运动状态进行分析，结合其各阶段的后肢骨骼结构、重心、力、速度等运动变化规律，对扑翼飞行器弹跳起飞动态过程进行了设计。基于鸟腿的骨骼解剖学结构，设计了闭链齿轮-五杆仿鸟腿弹跳机构，并基于D-H法推导出弹跳机构运动学方程，利用拉格朗日方程建立了弹跳机构起跳阶段的动力学方程。对弹跳机构进行了详细结构设计，采用ADAMS对简化的弹跳模型进行了仿真分析。仿真结果显示，借助该仿生弹跳机构，扑翼飞行器系统质心速度达到8.4 m/s，大于“信鸽”飞行器起飞所需的速度7.9 m/s，具备弹跳起飞的可能性。     

仿蟋蟀微型机器人起跳过程驱动力特性的研究

针对蟋蟀生物体的结构和跳跃运动特点,利用扭转弹簧模拟其腿部关节柔性和肌肉的储能作用,得到了具有关节柔性的仿蟋蟀跳跃机器人的机构模型。应用拉格朗日法建立机构在着地阶段起跳过程中的动力学方程并对驱动力特性进行了仿真分析。结果分析表明:FT关节的驱动力矩大约是BF关节和TT关节的近3倍,因此FT关节的驱动力矩是完成跳跃的决定因素之一;利用柔性机构可降低跳跃运动所需关节驱动力矩和能量的消耗。     

基于自适应结构的仿袋鼠机器人脚部研究及设计

根据袋鼠的生物结构特征,建立了仿袋鼠跳跃机器人的刚柔混合模型。利用自适应结构的可控性,将其应用于仿生跳跃机器人领域,来实现跳跃机器人在不同跳跃速度下的脚部轮廓变形以及在跳跃过程中脚部的变形。在SolidWorks中建立自适应结构脚的三维模型,运用拉格朗日方法建立机器人动力学方程,在此基础上,用ZMP法建立其落地稳定性的求解方程。结合实例仿真结果表明:具有自适应结构的变形脚有助于提高机器人在着地过程中的落地稳定性,增大起跳时间和调整起跳角度。     

一种仿蝗虫跳跃机器人的能量转换机制及跳跃稳定性设计

通过对蝗虫蹬腿跳跃方式的模拟,研制了一种新型的可连续跳跃的机器人。在研究起跳过程能量转换机制的基础上,设计了扭簧弹跳机构。扭簧在减速电机和机身轨道的共同作用下,完成连续的腿部收缩和起跳过程,同时可以实现稳定着陆以保证多次跳跃。为进一步增强跳跃机器人在不同表面起跳的适应能力,通过建立蝗虫钩爪的抓附模型,分析了蝗虫在不同粗糙度表面起跳中脚垫与钩爪的协同作用,设计了黏附垫与钩爪共同作用的仿生跳跃底座结构。     

飞机弹射起飞起落架动力学仿真分析

基于多体系统动力学的方法理论,应用ADAMS软件建立前起落架和主起落架的动力学仿真模型,并且以此为基础建立全机的动力学虚拟样机模型,对飞机弹射起飞过程进行仿真分析,并针对不同飞机起飞质量和弹射力,对比分析了其对起落架动力学响应及全机起飞性能的影响,结果表明:应用ADAMS对飞机起落架结构进行动力学仿真分析对起落架设计能提供必要的依据,减小飞机起飞质量以及增大弹射力,能够有效提高飞机弹射起飞性能。     

飞机大迎角着陆时四轮小车式起落架机轮载荷分配研究

针对大型飞机常用的复杂四轮小车式起落架结构布局型式,其轮胎选型及起落架结构强度分析时要用到单个机轮上的作用载荷。本文依据飞机着陆过程中起落架的缓冲器与轴向载荷的关系曲线,在建立了机轮轮胎压缩量与飞机地面垂直载荷关系曲线的基础上,探讨了飞机大迎角着陆过程中对四轮小车式起落架前、后机轮载荷分配的影响,提出了四轮小车式起落架机轮载荷分配的计算分析方法,并以波音707飞机为例进行了计算,验证了文中所提出方法的有效性和可行性。