变后掠飞行器变体过程的建模与飞行控制设计

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1、中图分类号：V249论文编号：102870315-S153学科分类号：081101硕士学位论文变后掠飞行器变体过程的建模与飞行控制设计研究生姓名郑曼曼学科、专业控制理论与控制工程研究方向飞行控制技术指导教师何真副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringModelingandFlightControloftheVariable

2、-SweepAircraftintheWholeMorphingAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyZhengManmanAdvisedbyHeZhenSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

3、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要变后掠飞行器作为一种可变体飞行器，能够在飞行中主动改变机翼后掠角及面积，从而获得最佳的气动外形，以适应不同的飞行任务及飞行环境。在变体过程中飞行器的气动参数、气动中心、重心及转动惯量等会发生较大的变化

4、，这对飞机的动力学特性带来很大影响。因此，对变后掠飞行器变体过程的建模和稳定飞行控制问题进行研究具有非常重要的意义。本文针对变后掠飞行器过渡过程在气动数据计算、动力学建模以及飞行控制系统的设计方面进行了研究。首先，运用DigitalDATCAOM软件计算获得了不同后掠角下的气动参数，并通过拟合得到整个变体过程中的气动参数与形变量后掠角之间的关系函数。然后，建立了变后掠飞行器的六自由度非线性多体动力学模型，通过解耦获得纵向动力学方程。根据飞行器在变体过程中动态特性变化大的特点，为了准确的描述整个变体过程，基于T-S模糊

5、理论建立T-S模糊模型，为后续的控制律设计提供基础。通过对T-S模糊模型和原非线性模型进行仿真对比，验证了T-S模糊模型的准确性。最后，对变后掠飞行器的纵向运动进行了飞行控制律设计。为保证飞行器在变体过程中的稳定飞行，基于并行分布补偿原理，设计了T-S模糊飞行控制器，并进行了稳定性证明。基于飞行器的T-S模糊模型，还提出一种模型参考自适应飞行控制方法。分别对两种控制器的控制效果进行仿真验证，结果表明飞行器在各个机翼构型及整个变体过程都能稳定飞行并保持良好的飞行性能，且后者有对外界干扰有较好的抑制能力。关键词：变后掠飞

6、行器，多体动力学，T-S模糊理论，模型参考自适应控制I变后掠飞行器变体过程的建模与飞行控制设计ABSTRACTAsakindofmorphingaircraft,variable-sweepaircraftcanchangethewingareainitiativelythroughthewing’ssweeping,toobtaintheoptimalaerodynamicshape,sothatitcanperformdifferentmissionsoradaptdifferentflightenvironme

7、nt.Whenthesweepbackchangesinflight,aerodynamiccharacteristics,thelocationsofaerodynamiccenter,thecentroidmomentofmomentum,andthecenterofgravityalterconsiderably,whichhaveagreatimpactontheaircraftdynamics.Hence,themodelingandthestablecontrolofthevariable-sweepai

8、rcraftisofgreatimportance.Inthispaper,severalaspectsoftheproblemsofmorphingaircraftsareinvestigated,includingcomputingtheaerodynamicdata,establishingthemodelofthesystem,anal