推力矢量飞机过失速机动状态非定常气动力表征及鲁棒控制方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61673240
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Due to the nonlinear unsteady aerodynamics and the use of thrust vector control, the flight control system of aircraft for post-stall maneuvering is a nonlinear system including complex characteristics such as multi-input multi-output (MIMO), fast time variance, strong coupling and with heterogeneous actuators. To realize robust control of thrust vectored aircraft under post-stall maneuvering, this project will establish the dynamics of thrust vectored aircraft under post-stall maneuvering condition with high fidelity, through exploring of the representing method of the nonlinear unsteady aerodynamics and the mechanism of coupling between aircraft and thruster vector. After that, the dynamic control allocating method based on aircraft/thruste-vector coupled model database and the compound dynamic inversion control law based on angular acceleration feedback are proposed to realize robust control of thrust vectored aircraft in post-stall maneuvering. In this project, both of dynamical difference between thrust vector and aerodynamical actuator surface, and the error and bandwidth of sensors are considered sufficiently. The controller will be validated by hardware-in-the-loop simulation including three-axes swivel table and test platform of thrust vector. The proposed control method will also be tested on a scaled thrust-vectored aircraft.
飞机在过失速机动状态气动力非线性非定常特征显著,需要采用推力矢量增强其控制能力,因此是一个具有多变量、快时变、强耦合的异类多执行器非线性系统。为了实现推力矢量飞机过失速机动状态鲁棒控制,本项目探索过失速机动状态非线性非定常气动力模型表征方法,飞机/推力矢量耦合机理,建立过失速机动状态推力矢量飞机高置信度动力学模型。在此基础上,提出基于飞机/推力矢量耦合模型数据库的动态控制分配方法和基于角加速度信号反馈的复合动态逆控制方法,实现过失速机动状态推力矢量飞机鲁棒控制。本项目明确考虑推力矢量执行器与气动舵面的动态差异,以及机载传感器误差及频带特性,采用包含三轴转台及推力矢量测力平台的半物理仿真实验系统验证控制方法,在缩比推力矢量飞机上验证所研究控制理论。

结项摘要

摘要:飞机在过失速机动状态气动力非线性非定常特征显著,需要采用推力矢量增强其控制能力,因此是一个具有多变量、快时变、强耦合的异类多执行器非线性系统。为了实现推力矢量飞机过失速机动状态鲁棒控制,本项目开展了动力学建模和飞行控制方法研究,取得的主要成果包括:.(1)针对战斗机突破常规迎角进行过失速机动时,飞机绕流的分离使气动力呈现非线性非定常特征,过失速机动运动本身具有非常复杂的特性,包括运动学耦合和惯性耦合等问题,可能导致偏离、翼摇、失速尾旋等复杂的非指令运动。本项目提出了非定常气动力表征方法和基于气动参数辨识方法,过失速机动状态非线性非定常气动力模型表征方法,建立了过失速机动状态推力矢量飞机高置信度动力学模型。.(2)针对飞机进行大迎角过失速机动时,系统呈现严重的非线性,导致模型的精确度不高的问题,提出角加速度反馈的复合动态逆控制方法。采用传感器信息结合模型信息互补滤波的方式,获得高品质角加速度信号,基于角加速度反馈消除系统中模型不确定性和外部扰动等问题的影响,该方法既可保证系统动态响应性能,又可提高系统稳态性能和鲁棒性。.本课题采用包含三轴转台及推力矢量测力平台的半物理仿真实验系统验证了控制方法,在缩比推力矢量飞机上验证了所研究控制理论。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(9)
Design of optimal trajectory transition controller for thrust-vectored V/STOL aircraft
推力矢量V/STOL飞行器最优轨迹过渡控制器设计
  • DOI:
    10.1007/s11432-018-9582-6
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA Information Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhiqiang CHENG;Jihong ZHU;Xiaming YUAN;Xiangyang WANG
  • 通讯作者:
    Xiangyang WANG
Identification of robotic systems with hysteresis using Nonlinear AutoRegressive eXogenous input models
使用非线性自回归外源输入模型识别具有滞后的机器人系统
  • DOI:
    10.1177/1729881417705845
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED ROBOTIC SYSTEMS
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhang Wanxin;Zhu Jihong;Gu Dongbing
  • 通讯作者:
    Gu Dongbing
推力矢量垂直短距飞机轨迹优化与控制
  • DOI:
    10.7641/cta.2019.80515
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程志强;朱纪洪;袁夏明;王向阳
  • 通讯作者:
    王向阳
Design and hovering control of a twin rotor tail-sitter UAV
双旋翼尾停无人机设计与悬停控制
  • DOI:
    10.1007/s11432-018-9733-8
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Science China Information Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Wufan;Zhu Jihong;Kuang Minchi;Yuan Xiaming;Tang Yunfei;Lai Yaqing;Chen Lyujie;Yang Yunjie
  • 通讯作者:
    Yang Yunjie
基于单步最优方法的推力矢量垂直短距飞机过渡过程控制
  • DOI:
    10.13195/j.kzyjc.2018.0961
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程志强;袁夏明;王向阳;朱纪洪
  • 通讯作者:
    朱纪洪

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其他文献

推力矢量飞机纵向鲁棒动态逆控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    余波
弹性机翼动力学建模与仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋余芬;朱纪洪;刘世前
  • 通讯作者:
    刘世前
考虑作动器动态补偿的飞机增量滤波非线性控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周池军;朱纪洪;袁夏明;雷虎民
  • 通讯作者:
    雷虎民
时间触发以太网确定性调度设计与研究
  • DOI:
    10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2019.03.054
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机测量与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    芦伟;朱纪洪;杨佳利;于少霖
  • 通讯作者:
    于少霖
Noncertainty Equivalent Adaptive Backstepping Control for Advanced Fighter Subject to Unsteady Effects and Input Constraints
受非定常效应和输入约束影响的先进战斗机的不确定性等效自适应反步控制
  • DOI:
    10.1155/2021/6669380
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    International Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    周池军;骆长鑫;叶继坤;朱纪洪;雷虎民
  • 通讯作者:
    雷虎民

其他文献

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朱纪洪的其他基金

倾转机翼飞行器耦合动力学建模及鲁棒控制研究
  • 批准号:
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    2020
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垂直/短距起降飞行器动力学建模与协调综合控制
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    60974142
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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