基于可达集的飞机着陆动力学边界保护研究

主要对飞机系统功能失效后的着陆动力学边界及保护策略进行研究.以某运输机为研究对象,建立系统功能失效后飞机纵向动力学模型.针对系统功能失效易导致飞行失控的问题,提出了基于可达集理论的动力学边界确定方法,并分别对升降舵卡阻和推力损失情形进行了分析.为保证系统功能失效后的着陆安全,设计了飞机着陆动力学边界保护系统,通过动力学仿真验证了边界保护系统的有效性.研究结果可为飞机着陆边界保护系统的设计提供新的思路.     

结冰飞机的包线保护与控制裕度研究

飞机结冰具有不确定性和随机性,会破坏飞机的动力学特性,威胁飞行安全.针对这一问题,对结冰飞机的安全边界保护和控制裕度计算展开探究.首先,应用可达集方法,将结冰的作用看作不确定性对抗输入,分析结冰对飞机安全包线边界的影响;然后,基于已知的结冰飞机飞行安全包线,提出两种包线边界保护方法,第1种是改进的最优控制边界保护方法,通过引入新型的最优控制保护动作的切换策略消除传统最优控制保护方法的控制量抖振现象,第2种是保留驾驶员操作权限的安全边界保护方法,通过计算安全边界上的可用控制指引驾驶员完成正确的操作,使得飞机飞行状态不超出安全包线;最后,通过实时计算飞机当前状态点的控制裕度对飞机超出包线进行提前预防,指引驾驶员完成安全程度较高的操作,并提出一种新型的控制裕度迭代计算策略,能够有效降低控制裕度计算的保守性.     

电力系统稳定域确定及算法特性研究

针对传统的稳定域确定方法保守性强的缺点,提出基于流形理论计算电力系统的稳定域. 将稳定平衡点稳定边界上的所有I型不稳定平衡点的稳定流形作为稳定边界,主要思路如下：对非线性电力系统进行求解,得到所有的平衡点;通过轨道弧长法,得到各个I型不稳定平衡点的稳定流形;将各个稳定流形的并集作为系统的稳定边界. 以单机无穷大系统作为案例进行仿真验证,分别同蒙特卡洛方法及可达集理论方法确定稳定域进行对比. 研究结果表明,利用流形理论可以用于求解高维数电力系统的稳定域,具有较高的精度.     

基于流形方法的高超声速飞行器的稳定性参数研究

高超声速飞行器动力学系统具有很强的非线性,常用的频域分析方法不适用于非线性系统,而稳定性的好坏关乎系统在扰动下是否容易发生危险。针对上述的问题,本文运用流形方法对高超声速飞行器进行稳定性分析,确定了安全边界并提取流形设计参数,对边界及其参数随飞行器的稳定性进行了分析,最终说明了流形设计参数与传统稳定性分析方法的设计参数之间具体的数学规律,为在设计和分析高超声速飞行器过程中使用流形理论提供了理论依据,为确定高超声速飞行器的稳定边界并进行保护提供了新思路。