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《基于降阶模型的气动弹性主动控制律设计》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、第31卷第1期航空学报V01.31No.12010年1月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJan.2010文章编号:1000一6893(2010)O卜0012—07基于降阶模型的气动弹性主动控制律设计陈刚1,李跃明1,闫桂荣1,徐敏2(1.西安交通大学强度与振动教育部重点实验室,陕西西安710049)(2.西北工业大学航天学院,陕西西安710072)DesignofActiveControlLawforAeroelasticSystemsviaReducedOrderModelsChenGan91,LiYuemin91,Ya
2、nGuiron91,XuMin2(1.MOEKeyLaboratoryforStrength&Vibration,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China)(2.SchoolofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)摘要:流体/结构耦合数值模拟是目前解决复杂气动弹性问题精度最高的方法。但由于计算效率比较低,模型阶数过高,不能直接用于气动弹性系统的主动控制律设计。为了对主动控制系统设计提供高效高精度状态空间模型,研究了气动弹性
3、系统的时域正则正交分解(POD)/降阶模型(ROM)方法,并引入平衡截断(BT)技术进一步降低时域POD/ROM的阶数,从而有效克服了时域POD/ROM阶数过高的缺.点。在此基础上建立了基于POIYBT/ROM的气动伺服弹性降阶方程。以AGARD445.6机翼为例,说明了时域POD/ROM建模的各个细节,并将其用于气动弹性主动控制律的设计。计算结果表明,POD/ROM具有接近计算流体力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)耦合计算的精度,同时又大大提高了计算效率约l~2个量级,是一种高精度高效率的气动弹性主动控制系统设计工具。关键词:主动控制;降阶模型;正则正
4、交分解;计算流体力学;气动弹性力学中图分类号:V215.3;V249.121文献标识码:AAbstract:Currentlythemethodofhighestaccuracyforcomplexaeroelasticsystemsisfluid-structurecouplednumericalsimulation.However,becauseofitslowefficiencyandhigherorder,itcannotbedirectlyusedtode-signtheactivecontrollawforanaeroelasticsystem.T
5、odealwiththeproblem,areducedordermodel(ROM)basedontime-domainproperorthogonaldecomposition(POD)isinvestigated.Theorderoftime-domainPOD/ROMismuchhigherthanthatofthefrequency-domainPOD/ROM;thereforeaPOD—BT/ROMisdevel-opedbyintroducingthebalancedtruncation(BT)methodincontroltheory.Then
6、areduced-orderaeroser-voelasticmodelbasedonPOD-BT/ROMisbuilt.Detailsoftheconstructionoftime-domainPOD/ROMandthedesignofactivecontrollawaredemonstratedbyAGARD445.6wing.ThenumericalresultsshowthatthePOD/ROMhasnearlythesameaccuracyasthecomputationalfluiddynamics(CFD)/computationalstruc
7、turedynamics(CSD)coupledmethodanditimprovesthecomputationefficiencybyabout1-2ordersofmagnitude.Itisahighlyefficientandaccurateactivecontrollawdesigntoolforaeroelasticsystems.Keywords:activecontrol;reducedordermodel;properorthogonaldecomposition;computationalfluiddyna-mics;aeroelasti
8、city随着计算气动弹性力学的发展,可
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