变体飞行器平滑切换LPV 鲁棒控制

针对一类变体飞行器控制问题, 提出一种平滑切换线性变参数(LPV) 鲁棒控制器设计方法. 建立变体飞行器切换LPV 模型, 设计平滑切换控制器, 其中偶数子系统控制器由相邻两个子系统控制器线性插值得到. 给出保证切换LPV 系统指数稳定且具有一定鲁棒性能的充分条件, 由于考虑了调参变量的渐变特性, 所得切换律没有平均驻留时间的限制. 仿真结果表明, 所提出方法使得飞行器系统既具有良好的稳定性和鲁棒性, 又能实现平滑切换.

     

超大型连续式跨声速风洞地震安全分析

采用有限元法对某超大型连续式跨声速风洞进行地震安全分析。使用ANSYS建立整体结构模型并施加实际约束,为确保计算精度和计算效率,采用实体壳单元SOLIDSHELL进行网格划分;依据JB/T 4710—2005《钢制塔式容器》和仿真模态分析进行水平地震力计算;基于JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》对风洞进行强度评定。计算结果表明：在地震载荷作用下,该风洞主体结构强度安全裕量较大,其结构形式合理可靠。     

飞行器纵向通道姿态模糊控制器设计

飞行器姿态控制系统结构极其复杂,难以建立准确的数学模型。为了实现姿态的精确控制,将模糊控制方法应用于飞行器纵向通道姿态控制中,在模糊逻辑理论的框架下,根据姿态控制系统的输入输出量,提出了一种模糊规则优化设计方案,通过模糊推理,实现了对飞行器姿态的模糊控制。仿真结果表明,所设计的模糊控制器性能稳定,系统响应的调整时间在1s以内,超调量不超过3%,且小扰动情况下仍能保持较好的控制效果,有效提高了系统的稳态精度与动态品质。     

不变结构半弹道式再入飞行器的建模与多模型方法估计

以配平攻角状态再入的不变结构半弹道式再入飞行器(Semi-ballistic reentry vehicle, SBRV)不同于传统的弹道式再入飞行器(Ballistic reentry vehicle, BRV)和机动再入飞行器(Maneuvering reentry vehicle, MaRV), 本文分析了该飞行器再入特征, 提出了新的模型并分析了该模型与传统再入模型间的关系. 对该再入问题的多模型混合状态估计器引入了F-均匀模型集与期望模式补偿(Expected-mode augmentation, EMA)集. 根据SBRV的圆柱体状模式空间的需求, 文中扩展了现有的方法以设计F-均匀模型集, 进而提出一种EMA集的实现形式. 前者在分布最小失配意义下使估计器最优; 后者相比于前者具有更高的估计精度. 仿真结果表明, 相比于传统Monte-Carlo法生成的模型集, 在模型集势相当的情况下这两种模型集对不变结构SBRV再入的初始阶段有更高的模式估计的精度, 在该飞行器状态变化剧烈时有更高的混合状态估计精度.     

飞行器航迹接收与回放系统软件的开发

介绍了飞行器航迹接收与回放系统软件的功能模块和开发流程,该软件已应用于某型无人驾驶飞机的航迹分析系统中。     

小型飞行器综合测试系统方案设计

针对小型飞行器系统各部件在研制和生产中的测试要求,提出了小型飞行器综合测试系统的方案设计;方案设计中详细介绍了系统组成,并对方案中涉及的航空电子分系统、发动机分系统、无线电数据链分系统的测试内容及测试方法进行了分析说明;根据测试方法和测试内容,给出了综合测试系统的硬件设计原理和软件设计流程;运用该设计方案进行了综合测试设备发动机分系统测试的研制工作,并投入试运行,结果表明该方案设计合理可行,可推广应用于该领域或其它领域的测控系统的研制中。     

掺气水流声速的研究

采用一维双流体模型,利用小扰动原理研究了压力波在水气两相泡状流中的传播规律。针对水利工程中高速掺气水流的特点,对方程进行合理模化和封闭。详细分析了掺气浓度、压力、扰动频率、相间相互作用力对掺气水流中声波传播速度和衰减的影响。结果表明,适当的掺气浓度会使掺气水流的声速显著降低;压强的减小和相间传热的增强可使声速减小、衰减加快;虚拟质量力主要影响高频声速,并使声波衰减减慢。     

准动态单轴压缩中类岩材料波速变化试验研究

为了解岩石内部的损伤程度和微裂纹发展状况,对单轴准动态荷载下石膏试样应力状态和纵波速度的关系开展了试验研究。在轴向荷载作用下,分别对石膏试样的纵向和横向进行了声波测试。结果表明：低强度石膏试样的应力声速曲线特征明显,其峰值后曲线可以划分为4个阶段,各阶段声速变化与试样的损伤破坏相一致,与应力应变曲线的各变化阶段也能很好对应,且试样的应力波速关系在轴向和横向表现出相似的变化特征。石膏试样的损伤阈值出现在应力为抗压强度60%~80%时,从应力应变曲线看,损伤阈值出现在试样由弹性变形向塑性变形转变的阶段。     

三电平逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制研究

针对临近空间飞行器电驱动系统的高效控制问题,构建一种三电平逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统,以减少输出电流的谐波含量,降低转矩脉动,提升驱动系统整体效率。针对三电平逆变器空间电压矢量调制(SVPWM)实现复杂的问题,通过对大、小电压矢量选择的归纳研究,利用矢量的对称性和归一化处理方法,提出一种易于通过可编程器件实现的简洁计算方法,实现不同扇区的统一计算;构建参考矢量的复数表达形式,利用极坐标相角信息简化扇角区间判别。采用Matlab/Simulink分别构建传统两电平逆变器和三电平逆变器直接转矩控制系统进行对比分析,仿真结果验证了该算法在减小电流谐波和削弱转矩脉动方面的有效性。     

学院名师名家介绍

沈怀荣,1954年出生,全军第一位工学博士。装备学院航天装备系教授,技术少将,总装备部“1153”人才工程第一层次培养对象,兵器科学与技术学科博士生导师,航空宇航科学与技术学科硕士生导师,航天装备教研团队首席。长期从事飞行器设计、航天发射系统故障诊断、武器系统试验测试技术等方向的教学和科研工作。