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飞行器非定常气动力数学模型的对比分析

作　者: 张海酉
导　师: 孙海生
学　校: 中国空气动力研究与发展中心
专　业: 飞行器设计
关键词: 非定常 气动力 微分方程 状态空间 辨识 模糊逻辑
分类号: V211
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


飞行器大攻角非定常气动力建模是现代飞行动力学领域最重要、最困难的问题之一,具有重大的应用价值。但是到目前为止还没有一种方法能够适用于所有类型的非定常试验建模,每种模型均有其优点和局限性。本文对几种常用的建模方法进行了较为深入的研究,并针对SDM标模大振幅振荡试验进行了应用,结合建模结果对模型进行了对比分析。主要内容有:1.介绍了非定常气动力建模研究的背景和现状,简要介绍了非定常振荡试验的试验装置、试验方法和试验结果。2.建立了大攻角非定常气动力的代数多项式模型,简要阐述了相应的参数估计算法。讨论了模型阶次对建模精度的影响,算例表明:代数多项式模型的阶次并不是越高越好。3.运用Fourier函数分析法逼近大攻角非定常气动力阶跃响应模型。该模型各项物理意义明晰,对于从理论上理解非线性非定常气动力特性很有帮助。4.研究了大攻角非线性非定常气动力的微分方程建模方法。根据微分变量的不同分别建立了状态空间模型和差分方程模型。详细介绍了状态空间模型中参数的意义及辨识方法,为了提高差分方程建模精度,利用高斯分布对模型进行了误差修正。算例表明,该模型可以很好地表达非定常气动力的性质特征。5.研究了大攻角非线性非定常气动力的模糊逻辑建模方法,结合差分方程建模思想,提出了一种新的非定常气动力模糊逻辑模型,并讨论了不同隶属函数及内部函数加权运算对计算结果的影响。6.从几个方面对上述模型进行了对比分析,给出了模型的使用范围和建议。最后,对本文工作加以回顾,指出存在的不足和今后努力的方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 引言  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 本文的主要工作  11
  1.4 本文的主要创新点  11-12
第二章 SDM标模大振幅振荡试验  12-18
  2.1 引言  12
  2.2 SDM标模俯仰振动试验  12-15
    2.2.1 风洞  12
    2.2.2 试验方法  12
    2.2.3 试验装置和模型  12-14
    2.2.4 试验数据采集处理和控制系统  14-15
    2.2.5 试验数据处理  15
  2.3 试验结果与分析  15-18
第三章 传统的非定常气动力建模方法  18-46
  3.1 引言  18
  3.2 非线性代数模型  18-24
    3.2.1 模型建立  18-19
    3.2.2 参数估计  19-20
    3.2.3 算例  20-21
    3.2.4 本节小结  21-24
  3.3 积分模型  24-32
    3.3.1 模型建立  24-29
      3.3.1.1 基础理论  24-27
      3.3.1.2 参数估计  27-29
    3.3.2 算例  29-32
  3.4 微分方程模型  32-44
    3.4.1 状态空间建模  32-38
      3.4.1.1 建模原理  32-33
      3.4.1.2 气动力状态空间模型的输出方程  33-35
      3.4.1.3 参数辨识  35
      3.4.1.4 状态空间法建模应用  35-38
    3.4.2 气动力系数差分方程模型  38-40
      3.4.2.1 建模原理  38-39
      3.4.2.2 参数估计  39-40
    3.4.3 差分方程的应用  40-44
  3.5 本章小结  44-46
第四章 模糊逻辑建模方法  46-66
  4.1 引言  46
  4.2 模糊逻辑基础  46-49
    4.2.1 隶属函数  46-49
    4.2.2 内部函数  49
    4.2.3 模糊规则和模糊输出  49
  4.3 模型辨识  49-51
    4.3.1 参数辨识  49-50
    4.3.2 结构辨识  50-51
  4.4 模糊逻辑建模应用  51-65
    4.4.1 考虑减缩频率影响的模型  51-54
    4.4.2 基于α (t), (α|·) (t), C_i (t-△t ) 的模糊逻辑模型  54-60
    4.4.3 不同隶属函数和加权运算对模型的影响  60-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章 总结  66-71
  5.1 模型的对比与分析  66-70
  5.2 本文工作总结  70
  5.3 进一步研究工作建议  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录 1 个人简历  75

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 基础理论及试验 > 空气动力学
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