[发明专利]一种针对扑翼飞行器的振动控制方法及装置

摘要

本发明提供一种针对扑翼飞行器的振动控制方法及装置,所述方法包括以二自由度的柔性机翼为研究对象，计算系统动能、势能和虚功；利用哈密顿原理建立系统动力学模型；根据所述系统动力学模型设置边界控制率，所述边界控制率包括F(t)和M(t)，所述F(t)为边界控制力输入，M(t)为边界扭矩输入；根据系统动力学模型结合边界控制率对柔性机翼进行控制。通过利用哈密顿原理建立系统动力学模型，根据所述系统动力学模型设置边界控制率，充分考虑了边界存在分布式扰动的情况，有效地抑制由外界扰动引起的柔性机翼变形。

主权项

一种针对扑翼飞行器的振动控制方法,其特征在于，所述针对扑翼飞行器的振动控制方法包括：以二自由度的柔性机翼为研究对象，计算系统动能、势能和虚功；利用哈密顿原理建立系统动力学模型；根据所述系统动力学模型设置边界控制率，所述边界控制率包括F(t)和M(t)，所述F(t)为边界控制力输入，M(t)为边界扭矩输入；根据系统动力学模型结合边界控制率对柔性机翼进行控制；其中，所述以二自由度的柔性机翼为研究对象，计算系统动能、势能和虚功，包括：将系统的动能Ek(t)表示如下：Ek(t)=12m∫0L[y·(x,t)]2dx+12Iρ∫0L[θ·(x,t)]2dx---(1)]]>其中，空间变量x和时间变量t是相互独立的,m是柔性机翼的单位展长质量；Iρ是柔性翼的惯性极距；y(x,t)是xOy坐标系中位置x、时间t处的弯曲位移；θ(x,t)是相应的偏转角度位移；将系统的势能Ep(t)表示如下：Ep(t)=12EIb∫0L[y′′(x,t)]2dx+12GJ∫0L[θ′(x,t)]2dx---(2)]]>其中，EIb表示抗弯刚度，GJ是扭转刚度；由以上两个刚度产生的虚功δWc(t)为：δWc(t)=mxec∫0Ly··(x,t)δθ(x,t)dx+mxec∫0Lθ··(x,t)δy(x,t)dx---(3)]]>其中xec表示机翼质心到弯曲中心的距离；Kelvin‑Voigt阻尼力所做的虚功δWd(t)为：δWd(t)=-ηEIb∫0Ly·′′(x,t)δy′′(x,t)dx-ηGJb∫0Lθ·′(x,t)δθ′(x,t)dx---(4)]]>其中，η是Kelvin‑Voigt阻尼系数；分布干扰做的虚功δWf(t)为：δWf(t)=∫0L[Fb(x,t)δy(x,t)-xacFb(x,t)δθ(x,t)]dx---(5)]]>其中xac表示气动中心到弯曲中心的距离；Fb是沿着机翼方向未知的时变分布式干扰；边界控制力对系统所做的虚功δWu(t)为：δWu(t)＝F(t)δy(L,t)+M(t)δθ(L,t)   (6)上式中，F(t)是边界控制力输入；M(t)是边界扭矩输入；于是，总虚功为：δW(t)＝δ[Wc(t)+Wd(t)+Wf(t)+Wu(t)]   (7)。