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高空飞艇总体设计方法研究 被引量：15
1
作者 王海峰 宋笔锋 +1 位作者 刘斌 安伟刚 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期56-60,共5页
高空飞艇与目前的低空飞艇相比构型有很大区别,其外形、结构、推进动力和能源系统等设计与分析和总体方案密切相关,导致在初步参数设计过程迭代次数过多,甚至在参数求解中需要使用复杂的优化技术。在研究高空飞艇总体设计方法时,引入了... 高空飞艇与目前的低空飞艇相比构型有很大区别,其外形、结构、推进动力和能源系统等设计与分析和总体方案密切相关,导致在初步参数设计过程迭代次数过多,甚至在参数求解中需要使用复杂的优化技术。在研究高空飞艇总体设计方法时,引入了一种能量平衡方法用于解决高空飞艇的再生式能源系统的设计和分析问题,它可以减少这种迭代次数,使高空飞艇总体设计工作简化。应用此方法,确定一种高空飞艇方案的初步总体参数,并对飞艇抗风性能进行了初步分析,得出此高空飞艇一年内抗持续风速30 m/s的包线。 展开更多
关键词 高空飞艇 能量平衡 总体设计
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高空飞艇薄膜太阳电池内辐射量计算研究 被引量：13
2
作者 王海峰 宋笔锋 +1 位作者 苏建民 叶军科 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期819-823,共5页
修正了任一方向的平面内太阳辐射计算模型,使之适用于编程计算各种倾角和方位角平面上的太阳辐射。在曲面上进行网格划分,生成若干个小平面,推导出平面法向量与倾角和方位角之间的关系式,逐个计算每个小平面上太阳辐射量,叠加后近似代... 修正了任一方向的平面内太阳辐射计算模型,使之适用于编程计算各种倾角和方位角平面上的太阳辐射。在曲面上进行网格划分,生成若干个小平面,推导出平面法向量与倾角和方位角之间的关系式,逐个计算每个小平面上太阳辐射量,叠加后近似代替整个曲面上的太阳辐射量。运用此方法计算了高空飞艇的薄膜太阳电池上辐射量,并与此薄膜太阳电池在水平投影面内辐射量计算结果进行比较。结果表明,用水平投影面内辐射量代替薄膜太阳电池内辐射量有很大的偏差。因此,在高空飞艇能源系统性能详细分析阶段需要使用曲面内太阳辐射量计算模型,为随后的光电转换与能源系统计算提供准确的太阳辐射数据。 展开更多
关键词 高空飞艇 太阳电池 太阳辐射 网格
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高空飞艇定点控制关键技术及解决途径 被引量：15
3
作者 王海峰 宋笔锋 王海平 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2005年第4期5-8,共4页
介绍了有关高空飞艇的概念和关键技术,指出自适应定点控制是高空飞艇发展中的核心关键技术。通过分析,探讨了自适应定点控制需要研究的内容和技术难点。在此基础上,提出了初步的技术途径和一种新的控制方案,为进一步开展研究工作奠定基础。
关键词 高空飞艇 自适应 定点控制
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高空飞艇螺旋桨车载试验系统设计与验证 被引量：5
4
作者 焦俊 宋笔锋 +1 位作者 张玉刚 李育斌 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期369-374,共6页
针对高空飞艇螺旋桨低雷诺数高马赫数的气动特性,设计了一种车载试验测控系统,将螺旋桨、电机、电源和测控设备等安装在运输车上,通过改变螺旋桨试验海拔高度改变试验环境大气参数,得到不同密度下的螺旋桨性能。该测控系统使用一种组合... 针对高空飞艇螺旋桨低雷诺数高马赫数的气动特性,设计了一种车载试验测控系统,将螺旋桨、电机、电源和测控设备等安装在运输车上,通过改变螺旋桨试验海拔高度改变试验环境大气参数,得到不同密度下的螺旋桨性能。该测控系统使用一种组合式传感器天平,利用基于虚拟仪器的LabVIEW开发软件实现了试验数据采集和仪器控制,并根据车载试验的特点提出了车载试验的数据处理方法。通过对比分析车载试验的结果和CFD计算数据可知,二者基本吻合,从而验证了高空飞艇螺旋桨车载试验测控系统的可行性。 展开更多
关键词 高空飞艇 螺旋桨 车载试验 测控系统 虚拟仪器
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基于模糊控制的高空飞艇姿态控制系统设计 被引量：3
5
作者 凡永华 岳小飞 +1 位作者 于云峰 闫杰 《测控技术》 CSCD 北大核心 2011年第12期45-48,共4页
针对高空飞艇纵向姿态控制的操纵特点,提出了采用空气舵和前后副气囊充放气复合控制的方案,并基于模糊控制设计了其纵向姿态控制系统。首先完成了复合控制的高空飞艇纵向通道数学模型建模,给出了高空飞艇纵向通道小扰动线性数学模型;然... 针对高空飞艇纵向姿态控制的操纵特点,提出了采用空气舵和前后副气囊充放气复合控制的方案,并基于模糊控制设计了其纵向姿态控制系统。首先完成了复合控制的高空飞艇纵向通道数学模型建模,给出了高空飞艇纵向通道小扰动线性数学模型;然后,采用模糊控制方法对高空飞艇的纵向姿态控制系统进行了设计;最后通过仿真验证了所设计控制系统的有效性。 展开更多
关键词 模糊控制 高空飞艇 副气囊 组合控制
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高空飞艇高度控制系统设计及仿真 被引量：5
6
作者 凡永华 于云峰 闫杰 《科学技术与工程》 2011年第24期5957-5961,共5页
高空飞艇在上升和下降阶段时单独的空气舵控制或副气囊充放气操纵都难以实现飞艇的快速爬升和悬停的要求。针对高空飞艇纵的控制操纵特点,提出了采用副气囊充放气和空气舵组合控制的高空飞艇高度控制方案。当高度存在大误差时,采用副气... 高空飞艇在上升和下降阶段时单独的空气舵控制或副气囊充放气操纵都难以实现飞艇的快速爬升和悬停的要求。针对高空飞艇纵的控制操纵特点,提出了采用副气囊充放气和空气舵组合控制的高空飞艇高度控制方案。当高度存在大误差时,采用副气囊和空气舵组合控制改变飞艇的姿态实现快速爬升或下降;当接近悬停高度时,主要采用副气囊充放气进行高度调整,从而实现高度的大范围控制。首先完成了采用组合控制的高空飞艇动力学建模;然后,基于最优控制对高空飞艇纵向高度控制系统进行了设计;最后给出了高空飞艇高度控制系统的仿真验证。结果表明所提出的高空飞艇组合控制方案是可行的。 展开更多
关键词 高空飞艇 组合控制 高度控制 最优控制 副气囊操纵
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基于混合粒子群优化算法的高空飞艇成像任务规划 被引量：2
7
作者 祝江汉 贺川 马满好 《装备学院学报》 2013年第5期63-68,共6页
针对高空飞艇成像任务规划问题进行研究,分析了高空飞艇遂行对地观测活动所需满足的主要约束,建立了以最大化任务收益为优化目标的约束满足模型。采用基于分层优化的求解框架,将原问题分解为主问题和子问题,并分别设计了求解算法。随后... 针对高空飞艇成像任务规划问题进行研究,分析了高空飞艇遂行对地观测活动所需满足的主要约束,建立了以最大化任务收益为优化目标的约束满足模型。采用基于分层优化的求解框架,将原问题分解为主问题和子问题,并分别设计了求解算法。随后在仿真实验中,通过与经典调度算法对比,验证了该算法的优化效果。 展开更多
关键词 高空飞艇 任务规划 混合粒子群优化 约束满足
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高空飞艇飞行控制系统的线性模型跟随设计 被引量：1
8
作者 凡永华 岳小飞 于云峰 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第1期49-52,共4页
研究飞艇高空定点优化控制问题,针对飞艇在高空时空气舵面操纵不足、舵效控制力低,为解决上述问题,提出了采用气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制的操纵模式对高空飞艇的姿态进行控制的方法。首先给出了采用气动力和螺旋桨拉力矢量组合控... 研究飞艇高空定点优化控制问题,针对飞艇在高空时空气舵面操纵不足、舵效控制力低,为解决上述问题,提出了采用气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制的操纵模式对高空飞艇的姿态进行控制的方法。首先给出了采用气动力和螺旋桨拉力矢量组合控制的高空飞艇横侧向数学模型,把气动力舵面和偏转螺旋桨复合控制看作一个双输入单输出系统,采用线性模型跟随方法设计了姿态控制系统,使控制系统的性能尽可能地跟随给定的理想参考模型系统的性能。通过仿真表明偏转螺旋桨操纵控制可以有效弥补空气舵面效率的不足,所设计控制系统具有良好的动态品质,并验证了方案的可行性和方法的有效性。 展开更多
关键词 高空飞艇 线性模型跟随 拉力矢量 组合控制
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高空飞艇航迹规划的多种随机搜索算法 被引量：1
9
作者 胡正东 夏青 蔡洪 《计算机仿真》 CSCD 2007年第7期55-58,共4页
针对高空飞艇的航迹规划问题进行了分析和计算。考虑到高空飞艇的飞行特征,首先对其航迹规划问题进行了适当简化,转变为求解巡回旅行商问题(TSP),并给出相应的数学描述;然后在此基础上介绍遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法,并运用这三... 针对高空飞艇的航迹规划问题进行了分析和计算。考虑到高空飞艇的飞行特征,首先对其航迹规划问题进行了适当简化,转变为求解巡回旅行商问题(TSP),并给出相应的数学描述;然后在此基础上介绍遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法,并运用这三种随机搜索算法求解高空飞艇最优航迹;最后通过仿真算例简要地分析和比较了各个随机搜索算法的性能。仿真结果表明以上三种随机搜索算法对于解决规模较大的高空飞艇航迹规划问题是行之有效的,求解效率高于传统搜索算法。 展开更多
关键词 高空飞艇 航迹规划 巡回旅行商问题 随机搜索算法 遗传算法 蚁群算法 模拟退火算法
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具有扰动抑制的高空飞艇姿态控制系统设计 被引量：1
10
作者 遆晓光 韩放 《电光与控制》 北大核心 2009年第12期22-25,共4页
工作于距海平面20～30km高度的高空飞艇，虽然可以避免雨和暴风雪的影响，但依然受风和大气紊流的影响。为了克服这些外部扰动的影响，处于定点悬停阶段的高空飞艇，需要消耗大量的能量，而高空飞艇所能提供的能量是有限的，系统能耗将... 工作于距海平面20～30km高度的高空飞艇，虽然可以避免雨和暴风雪的影响，但依然受风和大气紊流的影响。为了克服这些外部扰动的影响，处于定点悬停阶段的高空飞艇，需要消耗大量的能量，而高空飞艇所能提供的能量是有限的，系统能耗将直接影响高空飞艇的负载能力和驻空时间。针对大气紊流对高空飞艇定点悬停阶段姿态调整的影响，利用内模控制设计原理具有通过设计内模，可以将扰动信号反馈到系统的输入端，由此便可以直接对扰动进行控制的特点，设计了高空飞艇纵向姿态控制器，仿真结果表明，所设计的内模控制器可有效地抑制大气紊流的影响。 展开更多
关键词 高空飞艇 大气紊流 姿态控制 内模控制
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基于RT-LAB的高空飞艇半实物仿真系统设计 被引量：5
11
作者 吕俊 李鑫 凡永华 《电子测量技术》 2015年第3期13-16,34,共5页
半实物仿真相较全数字仿真可更加高效、精确、快速的反应控制系统的控制特性,以RT-LAB仿真系统为半实物仿真工具,通过建立以高空飞艇为研究对象的半实物仿真系统。使用RT-LAB软件将数字仿真模型转换为半实物仿真系统所要求的实时仿真模... 半实物仿真相较全数字仿真可更加高效、精确、快速的反应控制系统的控制特性,以RT-LAB仿真系统为半实物仿真工具,通过建立以高空飞艇为研究对象的半实物仿真系统。使用RT-LAB软件将数字仿真模型转换为半实物仿真系统所要求的实时仿真模型,通过对高空飞艇的飞行控制系统半实物仿真,验证了该半实物仿真系统的可行性以及高空飞艇的飞行控制系统正确性。试验结果表明,使用RT-LAB作为半实物仿真工具可以顺利的为飞行控制系统的试验验证提供有效的保障。 展开更多
关键词 半实物仿真 高空飞艇
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基于状态估计和特征模型的高空飞艇定点控制
12
作者 沈少萍 《电子设计工程》 2017年第8期1-5,共5页
针对风场干扰下高空飞艇的定点驻留控制问题,阐述如何利用系统状态估计值和特征模型对飞艇进行控制器设计。首先,在平流层飞艇受力分析的基础上,建立了数学模型;然后设计了扩展卡尔曼滤波器,利用测量得到的飞艇位置信息估算飞艇当前的... 针对风场干扰下高空飞艇的定点驻留控制问题,阐述如何利用系统状态估计值和特征模型对飞艇进行控制器设计。首先,在平流层飞艇受力分析的基础上,建立了数学模型;然后设计了扩展卡尔曼滤波器,利用测量得到的飞艇位置信息估算飞艇当前的位置、艇速和风速3个状态变量;随后建立系统特征模型,并将估计所得的状态变量和基于特征模型的黄金分割控制器相结合,对飞艇进行定点控制;最后通过数学仿真验证本文所设计的控制器的有效性,并且和传统PD控制器的控制结果对比,表明了该控制器的优越性。 展开更多
关键词 特征模型 高空飞艇 定点控制 扩展卡尔曼滤波器 状态估计
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临近空间环境对高空飞艇长时驻空影响研究进展 被引量：5
13
作者 冯慧 刘强 +2 位作者 姜鲁华 苗景刚 杨燕初 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期69-75,共7页
临近空间长航时浮空平台具有极大应用价值,高空飞艇与超压气球成为当前研究热点。从近年各国试验情况来看,国外已成功实现超压气球在临近空间高度的长航时飞行,但要实现高空飞艇长时驻空飞行,还有诸如环境预测、材料、能源、推进等很多... 临近空间长航时浮空平台具有极大应用价值,高空飞艇与超压气球成为当前研究热点。从近年各国试验情况来看,国外已成功实现超压气球在临近空间高度的长航时飞行,但要实现高空飞艇长时驻空飞行,还有诸如环境预测、材料、能源、推进等很多关键技术需要突破。本文分析了临近空间环境要素特征,重点研究了大气密度、温度、风场、辐射和臭氧等要素对飞艇的影响,并借鉴超压气球高度、轨迹以及压力控制等相关技术,探索研究高空飞艇长航时驻空飞行的技术途径,对高空飞艇设计、研制与飞行控制有一定参考价值。 展开更多
关键词 临近空间 大气环境 高空飞艇 长时驻空 超压 轨迹控制
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高空飞艇氨相变系统设计软件的开发
14
作者 曾宪顺 孙浩然 +2 位作者 丁国良 郑威 李勇 《制冷技术》 2014年第6期47-52,共6页
高空飞艇氨相变系统可提高飞艇升降调节能力。为了实现高空飞艇氨相变系统的快速设计,本文开发了高空飞艇氨相变系统设计软件。该设计软件中,通过直接调用物性计算软件Refprop的子程序计算氨的物性,采用集总参数模型实现系统中各部件结... 高空飞艇氨相变系统可提高飞艇升降调节能力。为了实现高空飞艇氨相变系统的快速设计,本文开发了高空飞艇氨相变系统设计软件。该设计软件中,通过直接调用物性计算软件Refprop的子程序计算氨的物性,采用集总参数模型实现系统中各部件结构的设计计算,应用VB编程语言在Microsoft Excel平台上实现了计算程序编写和软件界面设计。该软件可用于设计高空氨相变系统各部件结构和计算系统中各工况点,能够为高空飞艇氨相变系统提供具体设计方案。 展开更多
关键词 设计软件 相变系统 高空飞艇 氨
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高空飞艇高度保持控制器设计 被引量：3
15
作者 陈慧 杨新 周江华 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第2期56-61,共6页
高空飞艇高度保持控制问题隶属于飞艇在纵对称面内的运动控制问题。根据飞艇的纵向运动方程,首先分析说明了高度保持控制的原理,然后提出2种高度保持控制器的设计方案:一种是基于李雅普诺夫稳定性理论的非线性高度保持控制器方案;另一... 高空飞艇高度保持控制问题隶属于飞艇在纵对称面内的运动控制问题。根据飞艇的纵向运动方程,首先分析说明了高度保持控制的原理,然后提出2种高度保持控制器的设计方案:一种是基于李雅普诺夫稳定性理论的非线性高度保持控制器方案;另一种是双PID控制器方案,并且利用Simulink工具对此2种设计方案进行了仿真,同时简要的对这2种方案进行比较。 展开更多
关键词 高空飞艇 高度保持控制 Simulink/Matlab 仿真
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基于Vega Prime的高空飞艇视景仿真设计 被引量：3
16
作者 薛婧 吕明云 《微计算机信息》 2010年第13期151-153,共3页
针对高空飞艇在飞行控制半物理仿真实验中实时数据可视化的问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种高空飞艇视景仿真系统设计方案。建立了高空飞艇三维模型,并使用细节层次等高级建模技术对三维模型数据库进行了优化。提出了通过反射内存网... 针对高空飞艇在飞行控制半物理仿真实验中实时数据可视化的问题,基于虚拟仿真技术,提出了一种高空飞艇视景仿真系统设计方案。建立了高空飞艇三维模型,并使用细节层次等高级建模技术对三维模型数据库进行了优化。提出了通过反射内存网与半物理仿真系统进行实时数据传输的方式,在Vega Prime环境下完成了基于控制台的视景仿真程序开发。在硬件系统支持下,实现了高空飞艇飞行过程仿真场景的立体渲染,仿真效果能够满足半物理仿真实验数据的实时逼真显示要求。 展开更多
关键词 高空飞艇 半物理仿真 视景仿真 反射内存网 VEGA Prime
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高空飞艇地面温度观测实验研究 被引量：5
17
作者 周华刚 周雷 陈江涛 《测控技术》 CSCD 北大核心 2012年第9期23-26,共4页
热分析模型是高空飞艇飞行控制模型的重要组成部分。为了构建正确的热分析模型,开展了高空实验艇地面温度观测实验。实验在地面进行,实验艇水平停放在外场实验场地上。实验中,在囊体外表面和内部气室内安装温度测试系统,用以观测飞艇在... 热分析模型是高空飞艇飞行控制模型的重要组成部分。为了构建正确的热分析模型,开展了高空实验艇地面温度观测实验。实验在地面进行,实验艇水平停放在外场实验场地上。实验中,在囊体外表面和内部气室内安装温度测试系统,用以观测飞艇在不同热环境条件下表面温度和内部气体温度在空间和时间上的分布规律。实验结果表明:①太阳辐射具有明显的方向性,囊体上表面不同几何位置上所接收到的太阳辐射通量受太阳高度角的影响较大,而受太阳方位角的影响较小;②地面长波辐射具有明显的漫射特性,囊体下表面对地面长波辐射的吸收几乎不受实验艇方向角和仰角变化的影响;③囊体表面和不纯净的氦气对太阳短波辐射的吸收比对地面长波辐射的吸收更强烈,从而在飞艇内部空间形成明显的径向温度梯度;④空气室的充放气过程对囊体表面温度和内部气体温度均产生显著的影响,充气过程会引起温度的上升,放气过程会引起温度的下降。 展开更多
关键词 高空飞艇 温度观测 实验研究
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高空飞艇热分析研究
18
作者 江京 慎利峰 《中国电子科学研究院学报》 2012年第5期502-505,共4页
根据高空飞艇的定点运行区域地球纬度、定点运行时域的太阳运行规律,以及高空飞艇的飞行姿态,对高空飞艇囊体及所包容的氦气建立有限元物理模型并进行有限元热分析,得到高空飞艇艇内氦气平均温度在太阳辐射情况下随时间变化的规律及温... 根据高空飞艇的定点运行区域地球纬度、定点运行时域的太阳运行规律,以及高空飞艇的飞行姿态,对高空飞艇囊体及所包容的氦气建立有限元物理模型并进行有限元热分析,得到高空飞艇艇内氦气平均温度在太阳辐射情况下随时间变化的规律及温差范围。同时,与不包括飞艇囊体热容量的飞艇氦气热分析进行了比较,得到了高空飞艇热分析中加入囊体材料热容及忽略囊体热容的差异。研究证明高空飞艇的热分析必须考虑囊体的质量和热容及薄膜电池的质量和热容。 展开更多
关键词 平流层 高空飞艇 抗热能力 气压差
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MDA公司的高空飞艇计划引人注目 被引量：1
19
作者 杨红俊 《电讯技术》 北大核心 2004年第2期118-118,共1页
在过去几年中，人们重新对将飞艇作为传感器平台有了兴趣，尤其是高空飞艇。它们比卫星便宜，在空中停留的时间远远超过最长航时的无人机。
关键词 MDA公司 高空飞艇 太阳能电池 Lowa薄膜 航天转发镜系统
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关于高空飞艇抗热能力的研究
20
作者 江京 《中国电子科学研究院学报》 2012年第6期596-598,共3页
高空飞艇在平流层高度昼夜工作过程中,作为浮升气体的艇体内氦气受太阳能辐射以及艇外低温环境的影响,其平均温度变化范围较大。艇体内氦气平均温度的变化将导致飞艇艇体内外压差的变化,而艇体内外压差的变化是高空飞艇总体设计阶段对... 高空飞艇在平流层高度昼夜工作过程中,作为浮升气体的艇体内氦气受太阳能辐射以及艇外低温环境的影响,其平均温度变化范围较大。艇体内氦气平均温度的变化将导致飞艇艇体内外压差的变化,而艇体内外压差的变化是高空飞艇总体设计阶段对囊体材料选取时必须考虑的重要设计依据之一。通过高空飞艇抗热能力仿真计算与分析,指出高空飞艇的抗热能力必须在提高囊体强度的前提下才可以得到根本的提升,而加大副气囊体积对抗热能力影响不大反而将导致飞艇重量的增加。 展开更多
关键词 平流层 高空飞艇 氦气 温度 压差 总体设计
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