低速风洞绳牵引并联支撑系统的机构与模型姿态控制方案设计

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低速风洞绳牵引并联支撑系统的机构与模型姿态控制方案设计

郑亚青¹, 林麒², 刘雄伟³

1. 华侨大学机电及自动化学院, 福建泉州 362021;2. 厦门大学机电工程系, 福建厦门 360005;3. School of Aerospace, Automotive and Design Engineering, University of Hertfordshire, UK

收稿日期:2004-09-02 修回日期:2005-03-24 出版日期:2005-12-25 发布日期:2005-12-25

Design Methodology of Wire-Driven Parallel Support Systems in the Low Speed Wind Tunnels and Attitude Control Scheme of the Scale Model

ZHENG Ya-qing¹, LIN Qi², LIU Xiong-wei³

1. College of Mechanical Engineering and Automation, Huaqiao University, Quanzhou 362021, China;2. Department of Mechatronics, Xiamen University, Xiamen 360005, China;3. School of Aerospace, Automotive and Design Engineering, University of Hertfordshire, UK

Received:2004-09-02 Revised:2005-03-24 Online:2005-12-25 Published:2005-12-25

摘要/Abstract

摘要： 首先介绍作为风洞试验中新型"软式"支撑系统的绳牵引并联支撑系统;其次,在给定的设计要求下,依据缩比模型所需运动,探讨绳牵引并联支撑系统的设计原理,并提出详细的设计步骤,得到了一个8根绳牵引的RRPM:WDPSS-8,使缩比为1∶40的F-15E模型可实现的俯仰角达-79°~71°、滚转角达-90°~90°、偏航角达-38°~39°;最后,在建立系统的动力学模型的基础上,采用基于绳长关节空间的驱动力矩控制器的位置控制方案来进行缩比模型的姿态控制,并用Lyapunov函数证明缩比模型在该控制规则下的运动稳定性。

关键词: 机械原理与机构学, 绳牵引并联支撑系统, 几何法, 风洞, 姿态控制

Abstract: Firstly, the wire-driven parallel support system is presented. Secondly, the designing principle of the support systems in a low speed wind tunnel is investigated according to the experimental requirement of a vehicle model. Under the principle, the detail of the design about a new kind of redundantly restrained positioning mechanisms with 8 wires, WDPSS-8, is presented to suspend the 1∶40 scale model of F-15E. By this design, the ranges of pitch , roll and yaw angles of the model at the home pose respectively are -79°~71°, -90°~90°, -38°~39°. Finally, based on the systematic dynamics model, a position control scheme in wire length coordinates applying an actuator torque controller is proposed to implement the attitude control of the model. Moreover, the motion stability is proven by a Lyapunov function.

Key words: theory of machines and mechanisms, wire-driven parallel support system, geometrical method, wind tunnel, attitude control

中图分类号:

V260
TH112

郑亚青;林麒;刘雄伟. 低速风洞绳牵引并联支撑系统的机构与模型姿态控制方案设计[J]. 航空学报, 2005, 26(6): 774-778.

ZHENG Ya-qing;LIN Qi;LIU Xiong-wei. Design Methodology of Wire-Driven Parallel Support Systems in the Low Speed Wind Tunnels and Attitude Control Scheme of the Scale Model[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2005, 26(6): 774-778.

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