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用于获取动导数的风洞强迫振荡法之绳牵引并联支撑系统的设计与研究

赵帅和  
【摘要】:课题“用于获取动导数的强迫振荡法之绳牵引并联支撑系统的设计与研究”,是在将绳牵引并联支撑系统用于获取静导数的研究基础上,对该系统用于获取动导数的相关问题进行研究。将WDPSS-8系统用于风洞强迫振荡实验获取动导数,主要面临两大问题:5单自由度强迫振荡运动的实现问题和如何精确地识别动导数的问题。针对强迫振荡运动的实现问题,在系统运动机理方面做了相关分析与仿真;对动导数的识别问题进行了理论分析。 首先,对该绳牵引并联机构的工作原理进行说明,并建立支撑系统的数学模型;在该数学模型的基础上,对机构的运动学问题进行了分析。在使机构满足强迫振荡运动要求的前提下,对WDPSS-8系统的位置、速度、加速度逆解进行了分析与仿真,得到飞行器模型位姿变化与绳索变化间的关系;同时,为了使系统能够正常运行,对系统的静刚度问题进行了建模与仿真,得到系统在不同强迫振荡位姿下的静刚度。 其次,为了精确控制飞行器模型的运动,对绳索的振动问题和系统的固有频率问题进行了分析,并对系统进行动力学建模,得到驱动力矩和飞行器模型位姿间的关系;同时,以减少气动干扰、提高控制精度为目标,设计了基于比例、微分的前馈补偿控制方案,并对绳索的拉力进行了优化。 最后,研究动导数辨识的原理,分析了基于气动力/力矩的动导数辨识方法。对模型位姿检测系统、气动力测量系统的问题进行说明;得到利用内置式六分力天平解算气动力的原理,并以小攻角、小扰动为例,对利用气动力/力矩获取动导数的原理进行了分析。


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