起落架摆振主动控制分岔研究 Active control for landing gear shimmy with bifurcation theories.pdfVIP

振动与冲击 OFVIBRAllONANDSHOCK V01．29 第29卷第7期 JOURNAL No．72010 起落架摆振主动控制分岔研究 陈大伟，顾宏斌，刘晖 (南京航空航天大学民航学院，南京210016) 摘 要：研究起落架摆振及其主动控制的非线性动力学问题。根据分岔理论，应用数值延拓算法求解参数化非线 性摆振微分方程，得到摆振的Hopf分岔点(临界摆振速度)和摆振极限环的幅值，通过李亚普诺夫指数确定极限环的稳 定性。在此基础上，提出采用主动控制策略抑制摆振，建立相应数学模型，应用数值延拓算法求解加入控制后的非线性摆 振微分方程。结果表明，适当选取控制参数，在飞机滑跑速度范围内，应用主动控制策略可以达到完全抑制摆振的目的， 并且对系统参数的变化具有强鲁棒性。 关键词：摆振；起落架；分岔理论；主动控制；数值延拓 中图分类号：V226 文献标识码：A 飞机机轮摆振是飞机研制和使用过程中屡见的严 起落架也可能由于侧向柔性而绕菇轴发生侧倾。此 重故障。防止机轮摆振有效的措施是安装阻尼减摆 外，轮胎由于柔性也会发生变形。本文主要考虑轮胎 器¨。3]，以及起落架设计阶段优化。但是这些措施并 非线性。 不能完全抑制摆振的发生。 主动控制在航空领域的应用始于20世纪50年代 末，如C．E．Crede等人H1所进行的直升机旋翼的主动 隔振。文献[5]在1981年提出应用主动控制提高起落 架缓冲系统性能。文献[6，7]研究了主动控制和半主 动控制对缓冲系统性能的影响。文献[8]最早提出应 用主动控制研究摆振，主动控制应用于线性化起落架 模型。文献[9，10]提出采用自适应模糊控制方法抑 制摆振，但未提出具体实现形式。 根据非线性动力学理论，摆振是一种非线性自激 振动，为了深入研究摆振的本质，近些年来多采用非线 性理论研究摆振现象…-15]。文献[16]利用非线性动 力学分岔理论和常微分方程稳定性理论，研究了汽车 转向轮自激型摆振的分岔特性。 图1前起落架结构示意图 Schematicflewofan妇raftnose 本文研究起落架摆振及其主动控制的非线性动力 ig．1 landingge盯 学问题。根据分岔理论，应用数值延拓算法求解参数 参考文献[17—20]，非线性的摆振数学模型包括 化非线性摆振微分方程，得到摆振的Hopf分岔点(临 起落架支柱扭转动力学方程和轮胎侧向运动方程。具 界摆振速度)和摆振极限环的幅值，通过李亚普诺夫指 体方程如下： 数确定极限环的稳定性。在此基础上，提出采用主动 控制策略抑制摆振，建立相应数学模型，应用数值延拓 (2) 算法求解加入控制后的非线性摆振微分方程，研究了 多-+》-=v0+(e一口)痧 采用主动控制对于抑制摆振的效果和意义。 式中： 尬+Ms=c0+枷 (3) 1非线性摆振数学模型 M3=Mz—e只 (4) 图1是某型前起落架结构示意图，机轮轮叉的柔