运输机突风载荷减缓的自适应前馈控制

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运输机长时间处于巡航状态,不可避免会遭遇突风。突风不仅会使飞机上下颠簸,降低乘坐品质,而且会使结构产生剧烈振动,进而缩短结构疲劳寿命。近年来,随着航空材料技术的发展,复合材料在飞机结构中的广泛应用,使得结构柔性不断增大,加剧了突风激励下的飞机刚弹耦合效应。因此,对飞机突风载荷进行减缓显得尤为重要。其中,利用主动控制方法对突风载荷进行减缓,不失为一种最有效的方案。  近年来,随着机载激光雷达探测飞机前方突风信息技术的不断成熟,使得自适应前馈控制成为突风载荷减缓中的新方法。通过自适应前馈控制,可以有效地弥补反馈控制中时滞和控制律单一的缺陷。然而,常规的时域自适应前馈往往拥有很大的计算量,这将加重控制器的计算载荷,降低计算效率。此外,对于自适应前馈中广泛使用的LMS算法,其步长因子往往为常数,有时将使得滤波器系数收敛较慢。因此,本文运用基于频域变步长LMS算法的自适应前馈控制方法对突风载荷进行减缓,利用快速傅里叶变换以及步长因子的实时更新来达到降低计算载荷,提高滤波器系数收敛速率的目的。  本文以大型运输机为研究对象,基于结构动力学方程和非定常气动力模型,建立运输机在突风和控制面偏转联合激励下的开环气动伺服弹性方程。将副翼和升降舵作为控制面,设计突风载荷减缓的频域自适应前馈控制方案,并通过计算机仿真,实现了突风载荷的有效减缓。
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