描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030822246
内容简介
《飞机气动弹性主动控制》的研究对象是固定构型飞机和可变体飞机，包括气动弹性建模和气动弹性主动控制两部分内容。气动弹性建模部分包括常规时域建模方法、高精度时域建模方法、参变气动弹性系统的状态空间建模方法以及弹性飞机飞行动力学与气动弹性统一建模方法；气动弹性主动控制包括突风载荷减缓控制和颤振主动抑制。《飞机气动弹性主动控制》在理论上论述详细，并配有数值算例验证理论与方法的有效性。《飞机气动弹性主动控制》取材于作者团队近年来在该领域取得的若干昀新研究成果。
目 录
目录
前言
第1章飞机气动伺服弹性系统的状态空间建模与分析1
1.1频域气动弹性方程2
1.1.1结构有限元模型2
1.1.2非定常气动力模型3
1.1.3模态坐标系下的气动弹性方程7
1.2时域状态方程8
1.2.1GAF矩阵的有理函数拟合8
1.2.2状态空间方程的建立11
1.2.3输出方程与作动器方程12
1.2.4标准突风模型与响应计算15
1.3开环气动伺服弹性分析算例17
1.4本章小结21
参考文献22
第2章基于Loewner框架的气动伺服弹性建模方法23
2.1线性描述系统与切向插值问题23
2.2Loewner框架下空气动力子系统的实现25
2.2.1生成切向数据集25
2.2.2Loewner矩阵与偏移Loewner矩阵27
2.2.3构造插值描述系统28
2.2.4建立实系统矩阵29
2.3状态空间建模中的问题30
2.3.1系统加性分解31
2.3.2平衡截断降阶解32
2.3.3昀小二乘再拟合33
2.3.4ASE状态空间模型35
2.4数值算例37
2.4.1通用航空运输机模型37
2.4.2气动力模型的验证38
2.4.3突风响应分析结果43
2.5本章小结45
参考文献46
第3章飞行动力学与气动弹性统一方程的建立方法47
3.1刚性飞机的线性化小扰动方程47
3.1.1线性化小扰动方程47
3.1.2小扰动力和力矩49
3.1.3线性化小扰动方程总结53
3.1.4纵向小扰动方程组54
3.1.5横向小扰动方程组56
3.2飞行动力学与气动弹性统一方程57
3.2.1计入刚体运动的气动弹性方程57
3.2.2状态变量之间的变换58
3.2.3替换与刚体模态有关的准定常气动力部分60
3.2.4飞行动力学与气动弹性统一方程65
3.3数值算例66
3.4本章小结69
参考文献69
第4章参变气动伺服弹性系统高效LPV建模与控制71
4.1折叠翼的参数化气动伺服弹性模型72
4.2基于插值的高效LPV建模方法74
4.2.1模态匹配与对齐75
4.2.2一致的RFA表达式76
4.3参变气动弹性系统的突风载荷减缓控制器设计78
4.3.1基于导纳的控制增益求解78
4.3.2可变结构的昀优传感器布局80
4.4数值结果82
4.4.1参变系统插值建模方法的验证82
4.4.2参数化控制器的构造与控制效果85
4.5本章小结92
参考文献93
第5章飞机突风载荷减缓的自适应前馈控制96
5.1自适应前馈控制结构96
5.1.1基本配置96
5.1.2自适应前馈控制器设计99
5.2自适应前馈突风载荷减缓的数值仿真101
5.2.1大型运输机模型101
5.2.2突风减缓系统仿真环境103
5.2.3数值结果104
5.3本章小结110
参考文献111
第6章基于等效输入扰动的突风载荷减缓控制112
6.1基于EID的气动弹性控制系统的基本理论框架113
6.1.1控制面偏转和突风扰动联合激励下的ASE模型113
6.1.2基于EID的抗扰动控制114
6.1.3抗扰动性能与闭环稳定性116
6.2一种新的EID控制系统设计算法117
6.2.1完美观测中存在的问题117
6.2.2设计状态观测器和EID估计器119
6.2.3设计状态反馈控制器121
6.2.4EID方法的基本方程、控制器方程和闭环系统方程121
6.3基于EID的突风载荷减缓仿真123
6.3.1机翼模型与仿真条件123
6.3.2固定结构构型情形124
6.3.3可变结构构型128
6.4基于EID的多操纵面突风载荷减缓131
6.4.1飞翼结构模型和气动模型131
6.4.21-cos离散突风下的减缓效果133
6.4.3Dryden连续突风下的减缓效果135
6.4.4控制面故障情形下的减缓效果138
6.5本章小结141
参考文献141
第7章基于导纳方法的参变气动弹性系统的颤振主动抑制143
7.1参数化气动伺服弹性建模143
7.1.1参数化气动伺服弹性建模流程143
7.1.2结构动力学建模144
7.1.3开环气动伺服弹性建模146
7.2参数化颤振主动控制律的设计148
7.3数值结果和讨论150
7.3.1开环气动伺服弹性分析150
7.3.2参数化控制增益综合153
7.3.3闭环气动伺服弹性分析155
7.4本章小结159
参考文献160
附录A切向数据格式162
附录B切向插值条件成立的证明163
附录C实Loewner矩阵的构造方法165
前言
第1章飞机气动伺服弹性系统的状态空间建模与分析1
1.1频域气动弹性方程2
1.1.1结构有限元模型2
1.1.2非定常气动力模型3
1.1.3模态坐标系下的气动弹性方程7
1.2时域状态方程8
1.2.1GAF矩阵的有理函数拟合8
1.2.2状态空间方程的建立11
1.2.3输出方程与作动器方程12
1.2.4标准突风模型与响应计算15
1.3开环气动伺服弹性分析算例17
1.4本章小结21
参考文献22
第2章基于Loewner框架的气动伺服弹性建模方法23
2.1线性描述系统与切向插值问题23
2.2Loewner框架下空气动力子系统的实现25
2.2.1生成切向数据集25
2.2.2Loewner矩阵与偏移Loewner矩阵27
2.2.3构造插值描述系统28
2.2.4建立实系统矩阵29
2.3状态空间建模中的问题30
2.3.1系统加性分解31
2.3.2平衡截断降阶解32
2.3.3昀小二乘再拟合33
2.3.4ASE状态空间模型35
2.4数值算例37
2.4.1通用航空运输机模型37
2.4.2气动力模型的验证38
2.4.3突风响应分析结果43
2.5本章小结45
参考文献46
第3章飞行动力学与气动弹性统一方程的建立方法47
3.1刚性飞机的线性化小扰动方程47
3.1.1线性化小扰动方程47
3.1.2小扰动力和力矩49
3.1.3线性化小扰动方程总结53
3.1.4纵向小扰动方程组54
3.1.5横向小扰动方程组56
3.2飞行动力学与气动弹性统一方程57
3.2.1计入刚体运动的气动弹性方程57
3.2.2状态变量之间的变换58
3.2.3替换与刚体模态有关的准定常气动力部分60
3.2.4飞行动力学与气动弹性统一方程65
3.3数值算例66
3.4本章小结69
参考文献69
第4章参变气动伺服弹性系统高效LPV建模与控制71
4.1折叠翼的参数化气动伺服弹性模型72
4.2基于插值的高效LPV建模方法74
4.2.1模态匹配与对齐75
4.2.2一致的RFA表达式76
4.3参变气动弹性系统的突风载荷减缓控制器设计78
4.3.1基于导纳的控制增益求解78
4.3.2可变结构的昀优传感器布局80
4.4数值结果82
4.4.1参变系统插值建模方法的验证82
4.4.2参数化控制器的构造与控制效果85
4.5本章小结92
参考文献93
第5章飞机突风载荷减缓的自适应前馈控制96
5.1自适应前馈控制结构96
5.1.1基本配置96
5.1.2自适应前馈控制器设计99
5.2自适应前馈突风载荷减缓的数值仿真101
5.2.1大型运输机模型101
5.2.2突风减缓系统仿真环境103
5.2.3数值结果104
5.3本章小结110
参考文献111
第6章基于等效输入扰动的突风载荷减缓控制112
6.1基于EID的气动弹性控制系统的基本理论框架113
6.1.1控制面偏转和突风扰动联合激励下的ASE模型113
6.1.2基于EID的抗扰动控制114
6.1.3抗扰动性能与闭环稳定性116
6.2一种新的EID控制系统设计算法117
6.2.1完美观测中存在的问题117
6.2.2设计状态观测器和EID估计器119
6.2.3设计状态反馈控制器121
6.2.4EID方法的基本方程、控制器方程和闭环系统方程121
6.3基于EID的突风载荷减缓仿真123
6.3.1机翼模型与仿真条件123
6.3.2固定结构构型情形124
6.3.3可变结构构型128
6.4基于EID的多操纵面突风载荷减缓131
6.4.1飞翼结构模型和气动模型131
6.4.21-cos离散突风下的减缓效果133
6.4.3Dryden连续突风下的减缓效果135
6.4.4控制面故障情形下的减缓效果138
6.5本章小结141
参考文献141
第7章基于导纳方法的参变气动弹性系统的颤振主动抑制143
7.1参数化气动伺服弹性建模143
7.1.1参数化气动伺服弹性建模流程143
7.1.2结构动力学建模144
7.1.3开环气动伺服弹性建模146
7.2参数化颤振主动控制律的设计148
7.3数值结果和讨论150
7.3.1开环气动伺服弹性分析150
7.3.2参数化控制增益综合153
7.3.3闭环气动伺服弹性分析155
7.4本章小结159
参考文献160
附录A切向数据格式162
附录B切向插值条件成立的证明163
附录C实Loewner矩阵的构造方法165
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