直升机吊挂系统振荡抑制

《直升机吊挂系统振荡抑制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、直升机吊挂系统振荡抑制王海宁2015年1月中图分类号：V249.121UDC分类号：621.8直升机吊挂系统振荡抑制作者姓名王海宁学院名称机械与车辆学院指导教师龙震海副教授答辩委员会主席马树元教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月DecreasingOscillationsofAerialCranesCandidateName：HainingWangSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:AssociatePr

2、ofessorZhenhaiLongChair,ThesisCommittee:Prof.ShuyuanMaDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense：January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果

3、，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要直升机吊挂又称飞行吊车,直升机吊挂机外运输，是直升机主要用途之一，在军事、民用领域中的应用十分广泛。直升机吊挂飞行与直升机飞行状态相比，增加了负载重力载荷，因此需要考虑负载对系统的影响。当吊挂重物时，直升机运动及外界干扰如风等都引起负载的振荡。负载振荡非常危险，严重影响直升机和驾驶人员的安全，尤其是当负载质量及体积很大时。因此控制直升

4、机吊挂系统振荡对提高飞行安全，增加运输效率十分必要。本文建立了直线运动下、平面运动内以及空间运动内的直升机吊挂系统的动力学模型，探明了直升机吊挂系统振荡的机理。特别是三种运动状态下系统的线性频率相同，吊索长度和负载直升机质量比的变化对负载振幅和直升机的速度影响很大。仿真和实验证明了动力学的有效性，为直升机吊挂系统振荡抑制设计提供了理论基础。本文设计了基于指令光滑技术的控制器，可以有效抑制直升机吊挂系统中负载和直升机速度的振荡。指令光滑控制器属于一种前馈控制器，它是利用系统的固有频率和阻尼设计出来的，使任意输入信号通过光滑指令光滑后能将直升机

5、吊挂振荡抑制到很小的范围。在设计点处实现零振动并对系统误差有良好的鲁邦性，对非线性系统振动也有很好的抑制效果。虽然现有研究对直升机吊挂系统振荡问题做了大量的工作，但大多数研究着眼于负载的振荡抑制，很少有对因负载振荡引起的直升机速度振荡进行研究。所以本文对由负载振荡引起的直升机速度的振荡进行了分析，并提出了相应的控制算法。该算法不但可以抑制负载和直升机速度的稳态振荡，还能对瞬态振荡有良好的抑制效果。仿真和实验证明了控制算法的有效性和鲁棒性，对直升机吊挂系统的振荡抑制达到了较好的效果。关键词：直升机吊挂，直升机，吊挂负载，振荡控制，光滑整形控制

6、器I北京理工大学硕士学位论文AbstractAerialcranesrefertothetransportationofheavypayloadssuspendedfromcablesonhelicopters.Theaerialcraneisoneofthemainusesofhelicopterinbothmilitaryandcivilizationdomain.Comparedwithnon-slung-loadflight,gravityloadshouldbeconsideredintheslung-loadsystem.Whe

7、naheavyloadiscarried,theloadoscillatesinresponsetohelicoptermotionanddisturbanceforces,suchaswind.Thisoscillationisdangerousandadverselyaffectscontrolofthehelicopter,especiallywhencarryinglargeorheavyloads.Therefore,thestudyofswingcontrolsystemsisessentialforsafeandefficie

8、nttransportation.Themodelinganddynamicsoftheplanarandthree-dimensionalaerialcranesarederi