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新发展格局下“空气动力学与飞行原理”课程专创融合改革研究
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作者 杨帆 王亚琼 +2 位作者 张伶俐 侯振华 李慧 《南方农机》 2025年第11期191-194,共4页
【目的】深化专创融合教育改革,全面提高人才培养质量,为创新型国家建设提供人才储备。【方法】以江苏航空职业技术学院“空气动力学与飞行原理”课程为例,从教学目标、教学内容、教学策略、实训资源、课程考核五个方面提出了专创融合... 【目的】深化专创融合教育改革,全面提高人才培养质量,为创新型国家建设提供人才储备。【方法】以江苏航空职业技术学院“空气动力学与飞行原理”课程为例,从教学目标、教学内容、教学策略、实训资源、课程考核五个方面提出了专创融合课程改革的实施方案,力求将该课程打造成专创融合特色示范课程。【结果】1)学生的课程考核达标率逐年递增,部分学生积极参加农业植保、乡村振兴等相关创新创业比赛并获得了优异成绩。2)“空气动力学与飞行原理”课程已纳入无人机应用技术专业的国家级专业教学资源库建设,并被评为“十四五”江苏省职业教育第二批在线精品课程。3)教学团队成功入选江苏省“双师型”名师工作室,教学成员获得了多项荣誉。【结论】未来,将继续推进“空气动力学与飞行原理”课程的教学改革,进一步完善改革实施方案,确保教学改革切实落地,并在其他专业课程中推广应用。 展开更多
关键词 新发展格局 专创融合 “空气动力学飞行原理 课程改革
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旋翼飞行机械臂动力学模型与姿态控制
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作者 代强强 张森 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第12期121-128,共8页
当前无人机的应用局限在于和环境弱交互的场景。为了应对更复杂的作业环境,提高无人机与环境的交互性,将旋翼无人机和机械臂结合。由于无人机和机械臂之间存在动力学耦合以及机械臂作业时无人机姿态干扰等问题,严重影响旋翼飞行机械臂... 当前无人机的应用局限在于和环境弱交互的场景。为了应对更复杂的作业环境,提高无人机与环境的交互性,将旋翼无人机和机械臂结合。由于无人机和机械臂之间存在动力学耦合以及机械臂作业时无人机姿态干扰等问题,严重影响旋翼飞行机械臂控制精度水平和作业精确要求。针对以上问题,通过牛顿-欧拉方程对无人机与机械臂进行独立建模,并设计自适应反步滑模控制器来实现旋翼飞行机械臂的姿态和位置跟踪控制,其稳定性由李雅普诺夫稳定性定理验证。 展开更多
关键词 自适应反步滑模控制动力学模型 姿态控制 旋翼飞行机械臂
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弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析 被引量:2
3
作者 安阳 王天舒 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期240-249,共10页
基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹... 基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。 展开更多
关键词 弹性飞行 耦合动力学 刚柔耦合阶次 虚功率原理 混合坐标法
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连续运行车辆-轨道垂向耦合动力学的时变分析法
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作者 杨蔡进 《力学学报》 北大核心 2025年第3期740-754,共15页
随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与... 随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与长大轨道结构耦合动力学建模难题.现代高速列车短时间内就能在轨运行至数百公里的距离,经典的理论方法采用了拉格朗日方式描述系统的运动和变形,限定系统的力学研究对象固定不变,往往需要针对全部长度的轨道结构进行建模,计算分析效率亟需提高.围绕高速轨道交通领域内关键基础力学模型问题,基于模型截断的策略,从时变系统动力学角度,构建长距离连续运行车辆-轨道耦合动力学高效建模与分析方法.引入移动控制体描述长大轨道结构在有效振动区域内动力学行为,利用任意拉格朗日-欧拉原理建立移动控制体内截断轨道梁的连续时变动力学模型,基于自适应步长Runge-Kutta-Fehlberg积分策略,通过预处理当前时间步的积分信息,确定预测下一时间步系统响应所需的迭代条件,从而表征控制体内轨道梁下轨枕和道床质量系统的离散时变动力学问题.最后,通过数值算例仿真,分析了车辆-轨道耦合系统的动力学响应,并将计算结果与传统模态叠加法获得结果进行比较,验证了方法的有效性. 展开更多
关键词 高速列车 长大轨道结构 离散/连续时变系统动力学 移动控制 任意拉格朗日-欧拉原理
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四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制 被引量:161
5
作者 李俊 李运堂 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第1期114-117,共4页
为了解决四旋翼飞行器的飞行控制问题,对四旋翼飞行器进行了动力学建模,并在动力学建模的基础上设计了PID控制器.通过Matlab/Simulink仿真和飞行试验对所设计的PID控制器的有效性进行了验证,仿真结果表明:在所设定的PID参数下,控制器可... 为了解决四旋翼飞行器的飞行控制问题,对四旋翼飞行器进行了动力学建模,并在动力学建模的基础上设计了PID控制器.通过Matlab/Simulink仿真和飞行试验对所设计的PID控制器的有效性进行了验证,仿真结果表明:在所设定的PID参数下,控制器可以有效地完成四旋翼飞行器的自稳定控制.飞行试验结果表明:PID控制器可以有效地校正由于杂乱气流等扰动造成飞行角偏移.该成果对四旋翼飞行器的自稳定控制具有一定的参考价值和指导意义. 展开更多
关键词 四旋翼飞行 数学模型 PID控制 MATLAB 动力学分析 自稳定控制 仿真 飞行试验
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基于逆动力学和重心估计的飞行控制系统设计 被引量:14
6
作者 张晶 申功璋 杨凌宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1315-1319,共5页
飞机飞行中重心的变化直接影响飞机本身的控制特性,使得控制系统设计更为复杂.提出了一种基于逆动力学和重心估计的飞行控制方法,首先建立了考虑重心偏移的飞机六自由度动力学模型,由此模型推导得到了其逆特性的解析形式,并采用基于重... 飞机飞行中重心的变化直接影响飞机本身的控制特性,使得控制系统设计更为复杂.提出了一种基于逆动力学和重心估计的飞行控制方法,首先建立了考虑重心偏移的飞机六自由度动力学模型,由此模型推导得到了其逆特性的解析形式,并采用基于重量分布的重心估计系统在线提供重心信息.仿真结果表明,该方法有效地利用了重心在线估计信息,能适应飞机在不同重心时运动特性的变化,具有良好的控制效果,且设计过程简洁,易于实现. 展开更多
关键词 飞行动力学 非线性控制系统 逆问题
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结构受损飞机动力学模型与飞行控制方法 被引量:4
7
作者 钟友武 倪少波 +1 位作者 杨凌宇 申功璋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期154-158,共5页
为实现对结构部分受损飞机的安全控制,建立了其动力学模型,通过分析将结构受损飞机的旋转运动分解为正常飞机旋转运动和由于受损引起的扰动运动,将结构受损飞机的控制转化为对扰动等不确定性因素的抑制问题.提出了一种基于扩张状态观测... 为实现对结构部分受损飞机的安全控制,建立了其动力学模型,通过分析将结构受损飞机的旋转运动分解为正常飞机旋转运动和由于受损引起的扰动运动,将结构受损飞机的控制转化为对扰动等不确定性因素的抑制问题.提出了一种基于扩张状态观测器的轨迹线性化控制方法进行飞行控制律设计,使系统具有较强的鲁棒性.仿真结果表明:当飞机右侧机翼缺损15%半翼展长时,控制系统能实现结构受损飞机的解耦控制,角速度响应能较好地跟踪指令,有效抑制了结构受损带来的不确定性和扰动. 展开更多
关键词 结构受损 动力学模型 飞行控制 扩张状态观测器 轨迹线性化控制
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基于逆动力学的飞行器直接力控制系统及其稳定性分析 被引量:4
8
作者 徐骋 强文义 王长青 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1308-1313,共6页
针对现代飞行器飞行动力学特性的非线性及耦合问题日益显著,传统线性系统设计方法已难以满足控制要求的现状,在非线性系统的逆系统解耦控制方法的基础上,提出了基于逆动力学的飞行器直接力控制技术。在翼面载荷可控的条件下,选取扰动较... 针对现代飞行器飞行动力学特性的非线性及耦合问题日益显著,传统线性系统设计方法已难以满足控制要求的现状,在非线性系统的逆系统解耦控制方法的基础上,提出了基于逆动力学的飞行器直接力控制技术。在翼面载荷可控的条件下,选取扰动较小的机体动力学部分建立逆系统模型进行解耦补偿,降低了逆系统模型的建模难度,提高了逆模型建模精度。稳定性分析证明了扰动条件下系统的稳定性,并求取了稳定条件。仿真结果验证了系统在不同负载条件下的稳定性,表现了良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 飞行控制 直接力 动力学 解耦 扰动系统
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基于动力学模型的小型无人直升机自主飞行控制算法 被引量:3
9
作者 王赓 Konstantin Kondak +3 位作者 盛焕烨 吕恬生 季钢 Günter Hommel 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1758-1763,共6页
引入小型无人直升机简化动力学模型,阐述了简单、高效的MTC(Model and Trajectorybased Controller)控制算法.基于该算法所实现的飞行控制算法包括两部分:基于转动动力学模型的直升机姿态控制和基于二次积分关系的位置控制.所设计的MTC... 引入小型无人直升机简化动力学模型,阐述了简单、高效的MTC(Model and Trajectorybased Controller)控制算法.基于该算法所实现的飞行控制算法包括两部分:基于转动动力学模型的直升机姿态控制和基于二次积分关系的位置控制.所设计的MTCV算法包含具有良好鲁棒性的位置控制及速度控制功能,并可用于直升机多航点路径的不减速连续飞行控制.仿真实验和实际飞行控制实验结果表明,本飞行控制算法具有有效性和实用性. 展开更多
关键词 无人直升机 动力学模型 自主飞行 飞行控制 无人机
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非合作目标编队飞行耦合动力学建模与六自由度控制 被引量:4
10
作者 高有涛 陆宇平 徐波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期159-165,共7页
研究了非合作目标编队飞行的相对轨道和相对姿态运动,分析了非合作目标编队飞行的相对位置运动和相对姿态运动的耦合关系;建立了非合作目标编队飞行的六自由度动力学模型;设计了基于指数趋近律滑模控制方法的控制器;并证明了该系统的稳... 研究了非合作目标编队飞行的相对轨道和相对姿态运动,分析了非合作目标编队飞行的相对位置运动和相对姿态运动的耦合关系;建立了非合作目标编队飞行的六自由度动力学模型;设计了基于指数趋近律滑模控制方法的控制器;并证明了该系统的稳定性。仿真结果验证了六自由度控制的有效性。 展开更多
关键词 非合作目标编队飞行 动力学建模 六自由度控制 滑模控制
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柔性太阳能无人机飞行动力学与控制仿真研究 被引量:3
11
作者 肖伟 周洲 +1 位作者 祝小平 徐明兴 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期704-709,共6页
高空长航时太阳能无人机采用大展弦比柔性机翼,在飞行中存在大幅度静态和动态变形,变形体现出几何非线性特征。为了对其进行分析,采用基于Hamilton原理的Hodges本征梁动力学方程,对高空太阳能无人机的柔性机翼建立了分布式非线性的动力... 高空长航时太阳能无人机采用大展弦比柔性机翼,在飞行中存在大幅度静态和动态变形,变形体现出几何非线性特征。为了对其进行分析,采用基于Hamilton原理的Hodges本征梁动力学方程,对高空太阳能无人机的柔性机翼建立了分布式非线性的动力学模型。采用空间离散、时域积分的方法,对高空太阳能无人机的飞行动态和非线性变形情况进行了仿真分析。结果显示,加入俯仰控制后,可能出现无人机姿态与机翼扭转变形的不利耦合,影响了无人机的控制特性,该效应与传感器分布位置有关。通过合理的设计控制律和布置传感器,可以减弱机翼扭转带来的不利影响,保证无人机的航迹姿态及气动弹性特性稳定。 展开更多
关键词 太阳能无人机 大展弦比 飞行控制 气动弹性 几何非线性 动力学仿真
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小卫星围绕空间站飞行动力学和控制研究 被引量:21
12
作者 林来兴 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期1-6,共6页
研究微小卫星围绕空间站飞行, 监视空间站运行和外观状态, 减少航天员舱外活动。这是小卫星一种新的应用概念。文章主要研究绕飞轨道动力学和稳定性, 以及在有摄动情况下保持绕飞轨道的控制策略。这种控制策略所消耗燃料非常少, 根... 研究微小卫星围绕空间站飞行, 监视空间站运行和外观状态, 减少航天员舱外活动。这是小卫星一种新的应用概念。文章主要研究绕飞轨道动力学和稳定性, 以及在有摄动情况下保持绕飞轨道的控制策略。这种控制策略所消耗燃料非常少, 根据仿真实验结果, 绕飞卫星飞行一个月消耗的燃料可产生速度增量约为3~4m /s。 展开更多
关键词 飞行动力学 轨道 控制 小型卫星 空间站
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多个自由飞行空间机器人协调操作动力学控制 被引量:1
13
作者 柳长安 徐燕 +1 位作者 吴克河 洪炳熔 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期24-29,共6页
本文提出了在空间微重力环境下多个 FFSR协调操作动力学控制方法。首先建立多 FFSR协调操作动力学模型 ,推导出动力学方程 ,其次给出了多 FFSR协调操作动力学控制方案 ,并证明了该控制方案的稳定性 。
关键词 自由飞行 空间机器人 协调操作 动力学控制
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基于最小值原理的冗余度机器人动力学控制
14
作者 陈伟海 李健 +1 位作者 张启先 杨宗煦 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期108-111,共4页
为了解决冗余度机器人全局法优化中数值求解的困难,本文讨论了动力学方程的建立、无约束和有约束最优控制问题之间的内在联系,重点分析了求解最优控制问题的数值方法.文中提出双向异步积分迭代求解正则方程组的直接迭代法,较好解决... 为了解决冗余度机器人全局法优化中数值求解的困难,本文讨论了动力学方程的建立、无约束和有约束最优控制问题之间的内在联系,重点分析了求解最优控制问题的数值方法.文中提出双向异步积分迭代求解正则方程组的直接迭代法,较好解决了状态方程和协态方程稳定性相逆给求解两点边值问题带来的困难. 展开更多
关键词 冗余度 机器人 动力学 优化控制 最小值原理
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再入高超声速飞行器动力学建模与控制系统设计
15
作者 杨波 李菁菁 任章 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S2期378-382,共5页
为研究再入高超声速飞行器的特性,以某升力体再入高超声速飞行器为对象,建立了其再入段的六自由度动力学模型,并以风洞实验给出的气动数据,建立了气动数据查找模块,同时给出了模型不确定性分析。在仿真模型的基础上,给出了控制分配算法... 为研究再入高超声速飞行器的特性,以某升力体再入高超声速飞行器为对象,建立了其再入段的六自由度动力学模型,并以风洞实验给出的气动数据,建立了气动数据查找模块,同时给出了模型不确定性分析。在仿真模型的基础上,给出了控制分配算法,并将对象划分为快慢回路,分别设计了动态逆控制器。最后,通过在Matlab/Simulink环境下对整个控制系统进行仿真。结果表明,动态逆控制器和控制分配算法组成的控制器基本实现了飞行器的姿态控制。 展开更多
关键词 高超声速飞行 再入 动力学建模 控制系统设计
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粘塑性动力学问题的最优控制变分原理与有限元分析
16
作者 马景槐 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1997年第1期61-66,共6页
本文运用最优控制变分理论,对Perzyna型粘塑性体,提出了粘塑性动力问题的参数变分原理,并给出了相应的动力有限元方程和参数二次解法.
关键词 粘塑性动力学 最优控制 变分原理 有限元
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滚控式变质心飞行器动力学特性分析与控制 被引量:7
17
作者 范一迪 荆武兴 +1 位作者 高长生 杜华军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期386-395,共10页
为明确滚控式变质心飞行器的控制机理,为其工程实践提供相应的理论参考,建立包含滑块运动的滚控式变质心飞行器七自由度完整动力学模型,并分析讨论其运动特性以及动力学系统的特点。其次结合频域分析法对滑块运动与载体姿态运动之间的... 为明确滚控式变质心飞行器的控制机理,为其工程实践提供相应的理论参考,建立包含滑块运动的滚控式变质心飞行器七自由度完整动力学模型,并分析讨论其运动特性以及动力学系统的特点。其次结合频域分析法对滑块运动与载体姿态运动之间的耦合影响以及动态响应过程进行分析研究,揭示了滚控式飞行器的控制机理。同时针对其通道间的耦合效应以及执行机构参数设置对控制能力的影响分析提出了对飞行器结构设计和控制系统设计的相关要求,为滚控式变质心飞行器的工程实践提供一些理论参考。 展开更多
关键词 滚控式飞行 变质心控制 控制机理 动力学耦合
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折叠翼飞行器的动力学建模与稳定控制 被引量:12
18
作者 宋慧心 金磊 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1548-1559,共12页
折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性.由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于... 折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性.由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于凯恩方法建立了折叠翼飞行器的多刚体动力学模型,并从中得到了变形所产生的附加力和力矩表达式.通过气动计算拟合出气动参数与折叠角之间的函数关系,由此分析了不同折叠角速度下飞行器的纵向动态特性,结果表明,折叠翼飞行器变形过程中速度、高度和俯仰角均会发生变化,飞行器无法保持稳定飞行.为此提出了一种基于自抗扰理论的飞行器变形过程中的稳定控制方法.将折叠翼飞行器纵向非线性动力学模型中存在的非线性项、耦合项以及参数时变项都视为系统内外总扰动,利用扩张状态观测器对总扰动进行实时估计和补偿,针对补偿后的系统设计PD控制器,实现了速度通道和高度通道的解耦控制.通过Lyapunov稳定性原理证明了系统的稳定性,并进行数学仿真验证.仿真结果表明,基于自抗扰理论设计的稳定控制器能够解决飞行器变形所带来的强非线性和参数时变等问题,保证飞行器的高精度稳定控制. 展开更多
关键词 折叠翼飞行 多刚体动力学建模 扩张状态观测器 稳定控制
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大展弦比飞翼刚柔强耦合飞行动力学与控制 被引量:1
19
作者 张硕 王正杰 陈昊 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期157-162,共6页
针对大展弦比飞翼布局柔性飞行器在刚体和弹性自由度动力学强耦合情况下的控制问题,对相应的强耦合动力学特性与相应的控制方法展开研究.采用自由-自由模态法表征飞翼刚柔运动之间的惯性耦合;采用偶极子网格法和有理函数近似法完成广义... 针对大展弦比飞翼布局柔性飞行器在刚体和弹性自由度动力学强耦合情况下的控制问题,对相应的强耦合动力学特性与相应的控制方法展开研究.采用自由-自由模态法表征飞翼刚柔运动之间的惯性耦合;采用偶极子网格法和有理函数近似法完成广义非定常气动力计算;应用线性二次型最优控制方法进行飞行机动与弹性变形的联合控制律设计.与无控情况相比,闭环控制可有效减缓飞行器俯仰方向的阵风扰动至原来的40%.研究结果表明,飞行器一阶弯曲模态短周期之间存在明显动力学耦合.设计的闭环控制律可使动态弹性变形量始终向有助于减缓扰动方向变化. 展开更多
关键词 飞翼布局 刚柔耦合 飞行动力学 飞行控制 LQR
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挠性空间飞行器仿真装置的动力学与控制研究
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作者 曾志春 金永德 赵钧 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期4-7,共4页
用单轴气浮台和挠性梁分别模拟卫星本体和太阳帆板。推导了其动力学方程,采用惯性完整性准则进行了模态截断,给出了模态截断的动力学方程。用反作用飞轮作为控制执行机构,设计了控制器,进行了相关的计算机仿真。
关键词 挠性梁 飞行 仿真装置 动力学 控制
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