高超声速流动多物理效应对美国航天飞机气动力影响研究的回顾 被引量：10

1

作者 毛枚良 陈亮中 +2 位作者 万钊 刘化勇 燕振国 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-12,共12页

临近空间高超声速流动往往存在真实气体效应、稀薄气体效应和粘性干扰效应等多种复杂的物理、化学和流动现象。围绕高超声速绕流中多物理效应这一主题,对美国航天飞机高超声速气动力研究的工作按飞行前与飞行后两个阶段进行了回顾。在... 临近空间高超声速流动往往存在真实气体效应、稀薄气体效应和粘性干扰效应等多种复杂的物理、化学和流动现象。围绕高超声速绕流中多物理效应这一主题,对美国航天飞机高超声速气动力研究的工作按飞行前与飞行后两个阶段进行了回顾。在飞行前阶段,主要介绍了气动力外推参数的研究和不确定度研究的内容,确定了以第三粘性系数珔V'∞作为气动力特性外推参数,以及给出了气动力不确定的计算方法;而在飞行后阶段,主要介绍了飞行试验数据与预测数据的对比、纵向配平异常分析和外推方法,给出了初步的由风洞数据外推到飞行数据的外推方法,确认了真实气体效应对航天飞机气动特性影响,但是否对舵面效率产生影响没有达成一致的结论。而后,作者讨论了避免纵向配平异常的可能性、体襟翼效率数值计算与试验的差异、气动力不确定度研究和建立飞行试验/风洞试验/数值计算数据共享机制四个方面的问题。另外,早期的研究文献提到了航天飞机在再入过程中这些效应是同时存在的,在当时的研究条件下难以区分各自对气动力特性的影响,后来的研究文献也没有着力于研究其耦合影响效应对航天飞机气动力特性的影响,这为下一步研究再入飞行器高超声速绕流流动的多物理效应提供了指引。 展开更多

关键词 高超声速 高温真实气体效应 粘性干扰 稀薄气体效应 复杂升力体

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粒子群算法在气动力参数辨识中的应用 被引量：14

2

作者 张天姣 汪清 何开锋 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期633-638,共6页

将粒子群优化算法推广应用于气动力参数辨识,以取代传统的梯度类优化算法。通过采用加入动态改变惯性权重的粒子群算法对A型、B型战术导弹的纵向和横向气动力参数进行辨识计算及分析后,可以看到:(1)粒子群算法是气动力辨识的一种新的有... 将粒子群优化算法推广应用于气动力参数辨识,以取代传统的梯度类优化算法。通过采用加入动态改变惯性权重的粒子群算法对A型、B型战术导弹的纵向和横向气动力参数进行辨识计算及分析后,可以看到:(1)粒子群算法是气动力辨识的一种新的有效方法,该算法不受参数初值选取的影响,具有较好的全局寻优特性;(2)粒子群算法的计算效率受算法构造本身等因素的影响比较大、对粒子群规模不十分敏感,并且还有相当大的进一步完善与改进的空间。 展开更多

关键词 粒子群优化算法 气动力参数辨识 战术导弹

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基于HDCS-E8T7格式的气动噪声数值模拟方法研究进展 被引量：5

3

作者 姜屹 邓小刚 +1 位作者 毛枚良 刘化勇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期559-574,共16页

发展了气动噪声高精度数值模拟方法,空间导数离散采用了HDCS-E8T7格式及精度与之匹配的边界格式,时间离散方法采用了高精度多步龙格库塔方法和高精度隐式双时间步方法,发展了高精度对接边界算法,将方法推广至多块对接网格以满足解决复... 发展了气动噪声高精度数值模拟方法,空间导数离散采用了HDCS-E8T7格式及精度与之匹配的边界格式,时间离散方法采用了高精度多步龙格库塔方法和高精度隐式双时间步方法,发展了高精度对接边界算法,将方法推广至多块对接网格以满足解决复杂几何构型问题的需要,采用隐式大涡的概念处理可能出现的湍流问题。在此基础上,研究了几何守恒律对计算结果的影响,展示了复杂网格中高精度计算满足几何守恒律的重要性,完成了等熵涡、双圆柱散射、串列柱翼构型和喷嘴射流等典型噪声问题的求解,所得计算结果展示了所发展的模拟方法具有良好的预测精度和解决复杂构型气动噪声问题的潜力。 展开更多

关键词 混合型线性耗散紧致格式 计算气动噪声 几何守恒律 隐式大涡模拟 复杂外形

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结构网格方法对高升力构型的应用研究 被引量：9

4

作者 洪俊武 王运涛 +1 位作者 庞宇飞 孟德虹 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期75-81,共7页

采用"亚跨超CFD软件平台"(TRIP)数值模拟了梯形翼全展长与半展长高升力构型的复杂流场,并与试验做了对比分析。对应风洞试验是在NASA Langley 14×22英尺亚声速风洞(FST)和NASA Ames 12英尺增压风洞(PWT)中完成的。计算... 采用"亚跨超CFD软件平台"(TRIP)数值模拟了梯形翼全展长与半展长高升力构型的复杂流场,并与试验做了对比分析。对应风洞试验是在NASA Langley 14×22英尺亚声速风洞(FST)和NASA Ames 12英尺增压风洞(PWT)中完成的。计算中采用一方程SA湍流模型和MUSCL-ROE格式,并综合运用对接/重叠/拼接网格技术,数值模拟了两种高升力构型的气动特性,给出了典型站位的压力分布,并对比研究了不同结构网格技术对此类高升力构型的计算差异。研究表明,与修正后的试验数据相比,数值模拟得到的气动力系数和典型剖面的压力分布均与试验结果吻合良好。 展开更多

关键词 结构网格 高升力构型 气动特性 压力分布

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高阶加权非线性格式的拟线性频谱分析方法研究 被引量：5

5

作者 毛枚良 燕振国 +2 位作者 刘化勇 朱华君 邓小刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期1-9,共9页

拟线性频谱特性分析方法,能够更加准确地给出非线性空间离散格式的频谱特性,已成为非线性格式性能评估的重要手段,但时间离散方法和计算点数等因素严重影响了该方法的预估精度和使用的方便性。为了剔除这些因素的影响,首先,通过理论推... 拟线性频谱特性分析方法,能够更加准确地给出非线性空间离散格式的频谱特性,已成为非线性格式性能评估的重要手段,但时间离散方法和计算点数等因素严重影响了该方法的预估精度和使用的方便性。为了剔除这些因素的影响,首先,通过理论推导获得了与时间离散无关的频谱表达式,解释了该式中各项的物理含义,并给出了推进时间步长对频谱计算结果的影响;其次,基于时间离散无关的拟线性频谱分析方法,分析了格式频谱特性曲线在某些点发生跳跃的主要原因是选取了不恰当的计算点数,并给出了一种计算点数选取方法,当计算点数超过某整数后,该方法可以有效地消除计算点数和初始相位变化对格式频谱特性所带来的影响。在此基础上,基于两个三阶精度WCNS格式,开展了它们的频谱特性和典型算例的数值模拟研究,结果表明,所发展的方法得到的拟线性频谱特性在定性上能够正确评价非线性空间离散格式特性,但定量上仍显不足。 展开更多

关键词 非线性加权格式 频谱分析 ADR FOURIER分析 HWCNS

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固体结构内部瞬态非均匀温度场的重建方法研究 被引量：4

6

作者 石友安 魏东 +3 位作者 桂业伟 钱炜祺 曾磊 刘骁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2347-2355,共9页

固体结构内部瞬态非均匀温度场的无损测量在航空航天、机械制造、材料加工和医疗卫生等领域都具有十分重要的作用。基于超声波脉冲回波法,建立了超声测量各向同性均匀介质结构内部瞬态温度分布的理论模型,发展了预测结构内部非均匀温度... 固体结构内部瞬态非均匀温度场的无损测量在航空航天、机械制造、材料加工和医疗卫生等领域都具有十分重要的作用。基于超声波脉冲回波法,建立了超声测量各向同性均匀介质结构内部瞬态温度分布的理论模型,发展了预测结构内部非均匀温度场的灵敏度法和共轭梯度法,并系统比较分析了两种瞬态温度场重建算法的精度、抗噪性和稳定性等特性。实验验证表明:基于热传导反问题的两种方法,重建得到的结构内部瞬态非均匀温度分布精度均较高,实时性好,适用性强;对结构内部瞬态温度场的预测与评估以及探索研究结构内部量的新型测量和控制技术等具有参考意义。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 瞬态温度场 超声测温 温度场重建 灵敏度法 共轭梯度法

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高阶精度方法下的湍流生成项对跨声速流动数值模拟的影响研究 被引量：3

7

作者 王运涛 孙岩 +1 位作者 李松 李伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期25-30,共6页

利用五阶空间离散精度的WCNS格式和多块结构网格技术,通过求解雷诺平均NS方程,开展了SST两方程模型不同湍流生成项组合方式对跨声速流动数值模拟影响的计算分析。研究的主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的工程应用提供技术支撑。... 利用五阶空间离散精度的WCNS格式和多块结构网格技术,通过求解雷诺平均NS方程,开展了SST两方程模型不同湍流生成项组合方式对跨声速流动数值模拟影响的计算分析。研究的主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的工程应用提供技术支撑。计算模型采用了RAE2822超临界翼型和DLR-F6翼身组合体构型。研究内容主要包括不同湍流生成项对残差收敛历程、边界层湍流粘性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布以及模型整体气动力特性的影响。不同湍流生成项组合方式的流场计算结果还与风洞试验数据进行了对比。研究结果表明:对于小迎角不存在明显分离的跨声速流动,不同湍流生成项对流场的高精度计算结果的影响很小,可以不用考虑。 展开更多

关键词 湍流生成项 跨声速流动 高精度计算 WCNS格式 RANS方程 SST湍流模型

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低马赫数流动数值模拟方法的研究 被引量：3

8

作者 向大平 邓小刚 毛枚良 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期373-378,共6页

在文献[1,2]提出的一种低马赫数流动数值模拟新方法的基础上,本文作者进一步优化了算法,确定了该方法适用的马赫数范围,讨论了参数σ对计算的影响。大量的定常/非定常、低雷诺数/高雷诺数流动的计算结果表明这种方法具有计算精度高。

关键词 马赫数 计算方法 数值模拟 空气流动 压力场

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BGK-NS格式在复杂流动中的应用研究 被引量：2

9

作者 李锦 江定武 +1 位作者 毛枚良 邓小刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期449-453,461,共6页

作为构造能够同时模拟稀薄和连续流动的混合算法的第一步,本文在前期工作的基础上,考察了气体动理学BGK-NS格式在复杂流动数值模拟中的能力,选取了高超声速再入飞行器大迎角侧向喷流及带栅格翼导弹超声速绕流两个算例。数值模拟结果与实... 作为构造能够同时模拟稀薄和连续流动的混合算法的第一步,本文在前期工作的基础上,考察了气体动理学BGK-NS格式在复杂流动数值模拟中的能力,选取了高超声速再入飞行器大迎角侧向喷流及带栅格翼导弹超声速绕流两个算例。数值模拟结果与实验,以及文献中的计算结果都吻合很好。这充分说明了BGK-NS格式对复杂流动具有良好的模拟能力,也为下一步混合算法的建立打下了良好的基础。 展开更多

关键词 气体动理学 BGK-NS 侧向喷流 栅格翼

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大坝渗流反问题初步研究 被引量：1

10

作者 李智录 钱炜祺 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期438-442,共5页

对大坝渗流反问题进行了初步研究,基于渗流场的有限元计算建立了反演坝体渗流参数的计算方法。该方法将参数反演问题转化为参数优化问题,利用大坝运行水位变化过程中坝体内某些测点上的水头测量数据,用牛顿—拉夫逊算法优化出坝体的渗... 对大坝渗流反问题进行了初步研究,基于渗流场的有限元计算建立了反演坝体渗流参数的计算方法。该方法将参数反演问题转化为参数优化问题,利用大坝运行水位变化过程中坝体内某些测点上的水头测量数据,用牛顿—拉夫逊算法优化出坝体的渗流参数。通过算例计算分析表明,该反演方法具有推导简洁、反演精度高、适应性好的优点,有较好的工程实用价值。 展开更多

关键词 大坝 坝体 渗流场 水头 渗流参数 水位变化 参数反演 反问题 问题转化 推导

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原位可视化研究与应用进展 被引量：3

11

作者 王昉 李思昆 +1 位作者 赵丹 曾亮 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2589-2599,共11页

科学可视化是分析数值模拟数据的最有效手段。随着高性能计算机运算能力的不断提升,数值模拟问题的规模迅速增长,但IO带宽、存储系统容量和后处理的可视化模式很难满足超大规模并行数值模拟数据的可视化分析需求。原位可视化在运行数值... 科学可视化是分析数值模拟数据的最有效手段。随着高性能计算机运算能力的不断提升,数值模拟问题的规模迅速增长,但IO带宽、存储系统容量和后处理的可视化模式很难满足超大规模并行数值模拟数据的可视化分析需求。原位可视化在运行数值模拟任务的高性能计算机系统上进行可视化计算和绘制,克服IO和存储容量的限制,实现了在线数据可视化。从数据组织管理、并行可视化算法、交互、集成框架与软件、应用案例等方面介绍了原位可视化近年研究和应用进展,对原位可视化面临的技术挑战以及未来发展趋势进行了分析。 展开更多

关键词 原位可视化 大规模并行处理 软件框架 可视化软件

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绕椭球的低速流动研究 被引量：3

12

作者 丛成华 邓小刚 毛枚良 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期467-619,共153页

理解和预测绕椭球的流动对指导飞行器和潜艇等交通工具的设计具有很强的工程意义.近年来,针对椭球绕流开展了大量的实验和数值模拟研究.对有攻角下椭球绕流分离的定性描述和定量研究,促进了对三维分离的辨识和拓扑研究.文章对流场特性... 理解和预测绕椭球的流动对指导飞行器和潜艇等交通工具的设计具有很强的工程意义.近年来,针对椭球绕流开展了大量的实验和数值模拟研究.对有攻角下椭球绕流分离的定性描述和定量研究,促进了对三维分离的辨识和拓扑研究.文章对流场特性进行了分析,介绍了分离对气动力、噪声、尾迹的影响,以及实验条件对流动的影响.上述定常流动与非定常机动过程之间存在明显差异,非定常机动过程不能作为定常或准定常问题处理,在机动过程中,分离出现明显延迟,气动力出现明显变化.随后介绍了数值模拟在求解绕椭球流动中的进展,当前求解雷诺平均的N-S方程湍流模式仍然是解决绕椭球大范围分离流动的主要工程方法,大涡模拟和分离涡模拟等也逐渐得到了广泛应用.受限于计算能力,直接数据模拟只能用于较低雷诺数,在高雷诺数流动中还不适用.非定常机动过程的数值模拟较定常状态,与实验结果的差距要大一些.最后,介绍了对椭球绕流场转捩的研究进展,对T-S转捩与横流转捩的机理和辨识已经较为准确,数值模拟结果与实验结果基本相符,但对再附转捩的认识还不够清晰,尤其是迎风面,因此椭球绕流转捩的研究还需要依靠实验. 展开更多

关键词 椭球 分离 旋涡 尾迹 气动力 噪声 非定常机动 转捩

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电大尺寸目标电磁散射的并行FVTD计算 被引量：1

13

作者 许勇 黄勇 余永刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期797-800,共4页

实际目标的高频电磁散射模拟属于电大尺寸目标电磁计算问题,其高精度数值计算通常伴随着大存储量和大计算量的沉重负担。为保证高精度数值计算,构建了直接求解电磁学麦克斯韦方程组,采用贴体多块结构网格的时域有限体积法(FVTD)解算器... 实际目标的高频电磁散射模拟属于电大尺寸目标电磁计算问题,其高精度数值计算通常伴随着大存储量和大计算量的沉重负担。为保证高精度数值计算,构建了直接求解电磁学麦克斯韦方程组,采用贴体多块结构网格的时域有限体积法(FVTD)解算器。为解决大规模网格带来的大计算量问题,则采用MPI并行编程,进行网格多进程分割、负载平衡以及进程通信设置和程序并行化处理,成功地对电大尺寸飞翼外形进行了L波段双站电磁散射场和雷达截面(RCS)计算。结果表明pmbRCS3d这一并行高精度电磁散射模拟软件具有稳定和鲁棒特性,适合进一步应用于目标更高频段电磁散射计算。 展开更多

关键词 麦克斯韦方程组 时域有限体积法(FVTD)并行计算 L波段 雷达截面(RCS)

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多集群计算环境故障监控管理系统 被引量：2

14

作者 张毅 陈良 庞剑 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第11期54-61,共8页

随着高性能计算集群系统的数量及其节点规模的不断扩大,系统运行维护的难度和工作量也随之加大。介绍的软件系统工作在多套不同软硬件环境的Linux集群系统中,采用命令行脚本程序对各集群中重要的运行状态和指标进行自动监测,并利用socke... 随着高性能计算集群系统的数量及其节点规模的不断扩大,系统运行维护的难度和工作量也随之加大。介绍的软件系统工作在多套不同软硬件环境的Linux集群系统中,采用命令行脚本程序对各集群中重要的运行状态和指标进行自动监测,并利用socket通信的方式及时将发现的故障信息集中发送到系统管理员Windows终端,切实提高了系统运行维护工作的效率,加快了故障处理响应时间。该系统还利用数据库对故障事件数据进行记录管理,规范了故障处理的流程。 展开更多

关键词 集群 故障 监控 管理 数据库

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基于Newton/Gauss-Seidel迭代的DGM隐式方法 被引量：8

15

作者 刘伟 张来平 +2 位作者 赫新 贺立新 张涵信 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期792-796,共5页

在Newton迭代方法的基础上,对高阶精度间断Galerkin有限元方法 (DGM)的时间隐式格式进行了研究.Newton迭代法的优势在于收敛效率高效,并且定常和非定常问题能够统一处理,对于非定常问题无需引入双时间步策略.为了避免大型矩阵的求逆,采... 在Newton迭代方法的基础上,对高阶精度间断Galerkin有限元方法 (DGM)的时间隐式格式进行了研究.Newton迭代法的优势在于收敛效率高效,并且定常和非定常问题能够统一处理,对于非定常问题无需引入双时间步策略.为了避免大型矩阵的求逆,采用一步Gauss-Seidel迭代和Matrix-free技术消去残值Jacobi矩阵的上、下三角矩阵,从而只需计算和存储对角(块)矩阵.对角(块)矩阵采用数值方法计算.空间离散采用Taylor基,其优势在于对于任意形状的网格,基函数的形式是一致的,有利于在混合网格上推广.利用该方法,数值模拟了Bump绕流和NACA0012翼型绕流.计算结果表明,与显式的Runge-Kutta时间格式相比,隐式格式所需的迭代步数和CPU时间均在很大程度上得到减少,计算效率能够提高1～2个量级. 展开更多

关键词 间断Galerkin有限元 Taylor基函数 NEWTON迭代 Gauss-Seidel迭代 时间隐式方法

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基于动态混合网格的多体分离数值模拟方法 被引量：16

16

作者 段旭鹏 常兴华 张来平 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期447-452,共6页

在以往发展的动态混合网格技术的基础上,耦合六自由度运动方程计算和非定常流场计算,建立了一种多体分离问题的非定常数值模拟方法。首先采用刚体运动的六自由度运动方程,建立刚体运动轨迹计算模块,然后以该模块为纽带将以往建立的非定... 在以往发展的动态混合网格技术的基础上,耦合六自由度运动方程计算和非定常流场计算,建立了一种多体分离问题的非定常数值模拟方法。首先采用刚体运动的六自由度运动方程,建立刚体运动轨迹计算模块,然后以该模块为纽带将以往建立的非定常计算方法与改进的基于Delaunay背景网格插值方法和局部网格重构方法相结合的动态混合网格生成方法耦合起来,形成了精度较高、效率较快的多体分离数值模拟方法。利用该方法对典型多体分离问题进行了数值模拟,计算结果与风洞实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 动态混合网格 非定常流动 六自由度 多体分离

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耦合传导/辐射情况下的传热系数和表面热流辨识 被引量：2

17

作者 周宇 钱炜祺 何开锋 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期35-40,78,共7页

耦合传导/辐射情况下的传热参数和表面热流辨识问题是一类特殊的传热逆问题,在工程上应用较广。本文首先建立了耦合传导/辐射的传热问题的数值方法,进行了算例验证。然后分别建立了同时辨识材料热物性参数和辐射吸收系数的算法、辨识非... 耦合传导/辐射情况下的传热参数和表面热流辨识问题是一类特殊的传热逆问题,在工程上应用较广。本文首先建立了耦合传导/辐射的传热问题的数值方法,进行了算例验证。然后分别建立了同时辨识材料热物性参数和辐射吸收系数的算法、辨识非稳态表面热流密度的算法;分析了测点位置、测量误差、辐射吸收系数对辨识结果的影响。结果表明:同时辨识材料热物性参数和辐射吸收系数时,利用右端测点的温度辨识出热传导系数值的精度较高,利用中间测点温度辨识出的辐射吸收特性系数值精度较高。对于表面热流的辨识,测点越靠近加热面,辨识结果的精度越高;吸收系数对中间测点的辨识结果影响大于其他位置测点的辨识结果。 展开更多

关键词 耦合传导/辐射传热 传热系数 表面热流 辨识

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改进动态面控制方法及其在过失速机动中的应用 被引量：4

18

作者 章胜 汪清 +1 位作者 何开锋 邵元培 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期718-726,共9页

为提高模型飞行试验中飞机过失速机动控制品质,发展了一种考虑非定常气动力效应与舵回路作动器模型的改进动态面飞行控制律。针对一般仿射模型情形的控制律设计了流程:首先针对子系统推导动态面控制律,然后综合全系统并考虑控制约束导... 为提高模型飞行试验中飞机过失速机动控制品质,发展了一种考虑非定常气动力效应与舵回路作动器模型的改进动态面飞行控制律。针对一般仿射模型情形的控制律设计了流程:首先针对子系统推导动态面控制律,然后综合全系统并考虑控制约束导出滑模控制律,在一定的假设条件下,证明了闭环控制系统为输入-状态稳定。在应用提出的控制方法进行过失速机动控制律设计中,为准确预测飞机非定常气动力效应,利用过载测量量反解飞机气动力、采用微分方程模型计算飞机非定常力矩。由于综合了作动器动力学模型,控制律的控制效果受作动器带宽影响较小,可以有效消除由作动器动态响应引起的控制效果变差问题,同时控制律中对非定常气动力效应的有效预测也有利于过失速机动品质的改善。 展开更多

关键词 模型飞行试验 过失速机动 非定常气动力 动态面控制 骨模控制

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