《臨近空間巨型柔性浮空器複合操縱系統建模和機理分析》是依託上海交通大學，由陳麗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：臨近空間巨型柔性浮空器複合操縱系統建模和機理分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳麗
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對臨近空間浮空器大尺寸、大慣量和混合異類操縱特點，本項目將進行臨近空間浮空器複合操縱系統模型和操縱機理研究：通過牛頓-歐拉方法建立四類執行機構的操縱動力學模型，分析單個執行機構的操縱特性和能量需求；通過多種執行機構耦合作用巨型柔性體回響特性研究，分析複合操縱飛行機理；採用參數規劃和智慧型最佳化相結合方法設計複合操縱控制分配方案。通過計算機仿真和低空飛行試驗相結合方法，對所研究理論和方法進行驗證，最終給出臨近空間浮空器的定點駐空、巡航、上升和下降等過程的最優複合操縱控制方案。研究成果將為臨近空間浮空器系統的研製和飛行控制系統設計提供理論依據和技術參考。
結題摘要
項目完成如下研究目標:針對臨近空間浮空器大尺寸、大慣量和混合異類操縱特點，進行臨近空間浮空器複合操縱機理研究。建立四類執行機構的操縱動力學模型，分析複合操縱飛行機理,設計控制分配方案，通過計算機仿真和低空飛行試驗相結合方法，對所研究理論和方法進行驗證，給出臨近空間浮空器的定點駐空、巡航、上升和下降等過程的最優複合操縱控制方案。項目主要研究成果如下： （1）完成臨近空間浮空器進行模型分析和機理研究： （a）給出執行機構的操縱動力學模型，包括操縱特性和能量模型，給出臨近空間浮空器複合操縱機理； （b）給出複合操縱控制分配方案，設計出臨近空間浮空器的定點駐空、巡航、上升和下降過程的最優複合操縱方案。 （2）完成臨近空間浮空器的若干關鍵問題的控制方法研究： （a）針對臨近空間浮空器小推重比特點，採用了複合最佳化控制分配和分階段抗風制導策略進行控制系統設計，實現平流層飛艇協調轉彎控制、升降過程中水平位置控制； （b）針對臨近空間浮空器的混合異類執行機構配置，提出增量變權偽逆控制分配方法，在執行機構飽和約束範圍內，實現了臨近空間浮空器的空間全方位運動； （c）針對臨近空間浮空器的各類故障類型，提出加權偽逆分層遞進重構控制系統設計方法，實現各種故障下主動容錯飛行，增強控制系統的可靠性。 （3）研究成果在多類浮空器上進行了仿真和飛行驗證： （a）實現了低空演示驗證平流層飛艇的抗風制導飛行； （b）實現了多舵面和矢量推力混合中空艇的地面模擬飛行； （c）實現了多螺旋槳組合浮空器的全方位飛行。 以上研究成果以第一和通訊作者發表論文22篇，其中SCI檢索8篇，EI檢索9篇；申請發明專利3項；編寫教材一部《大氣動力/靜力飛行器飛行原理》；指導博士畢業生2名,碩士畢業生6名。
