Verfahren zur Simulation nichtlinearer Flugdynamik

Ich versuche, F/A-18 Hornet auf Simulink zu simulieren. Also, hier ist, wie ich das Modell gemacht habe:

  • Zunächst werden die anfänglichen Flugparameter (Alpha, Beta, V(magnitude), rho) basierend auf den Anfangswerten der Zustände berechnet.
  • Anschließend werden diese Parameter zusammen mit Anfangswerten der Zustände zur Berechnung der aerodynamischen Kräfte und Momente verwendet.
  • Da sich die aerodynamischen Kräfte und Momente in den Windachsen befinden, habe ich sie mit Alpha und Beta von Wind in Körper umgewandelt.
  • Dann wird die Schwerkraft, die vom NED-Rahmen zum Körperrahmen transformiert wird, zu der transformierten aerodynamischen Kraft addiert.
  • In ähnlicher Weise wird die Schubkraft hinzugefügt, vorausgesetzt, dass der Schub nur in der X-Richtung (Körperrahmen) erfolgt und deswegen kein Moment erzeugt wird.
  • Dann werden die Gesamtkraft und das Moment an den in Simulink vorhandenen 6-DOF-Quaternion-Block von Body Axes gesendet, der mir die Zustände für die nächste Iteration liefert und der Prozess fortgesetzt wird.

Bitte weisen Sie auf alle Fehler hin, die Sie im oben genannten Iterationsprozess finden. Um nun zu überprüfen, ob das Modell korrekt ist oder nicht, habe ich geplant, Anfangsbedingungen als Trimmbedingung anzugeben, und wenn das Modell korrekt ist, sollte das Flugzeug im stabilen Horizontalflug fliegen. Der Trimmpunkt ist:

 V = 300.92 ft/s
 [phi, theta, psi] (in rads) = [0, 0.1745, 0] (pitch is 10 degrees)
 [p, q, r] = [0, 0, 0]
 alpha = 0.1745;
 beta = 0;

Unter diesen Anfangsbedingungen fliegt das Flugzeug in einem stabilen Horizontalflug. Reicht dieser Prozess der Verifizierung des Modells also aus? Wenn nicht, skizzieren Sie bitte den Prozess, mit dem ich mein Modell überprüfen kann. Danke für die Hilfe!

PS: Referenz für das aerodynamische Modell von FA-18 Hornet:- A. Chakraborty, P. Seiler und GJ Balas, „Anfälligkeit von f/a-18-Fluglotsen für den Fallblattmodus: Lineare Analyse“, Journal of Guidance , Kontrolle und Dynamik, Bd. 34, Nr. 1, S. 57–72, 2011.

Oh Mann, diese Frage scheint den Rahmen dessen zu sprengen, wofür dieses spezielle Online-Format wirklich optimiert ist, aber ich hoffe, Sie bekommen trotzdem einige nützliche Antworten.
Hoppla! Kennen Sie eine Online-Plattform, auf der solche Fragen gestellt werden können?
Wollte dich nicht davon abhalten hier zu fragen; Ich habe ein paar Fragen gesehen, die etwas ähnlich waren. Tut mir leid, ich kann mit Vorschlägen, wo ich sonst fragen könnte, nicht helfen.
Die meisten aerodynamischen Datenbanken befinden sich in der Stabilitätsachse. Überprüfen Sie noch einmal, ob sich Ihres in der Windachse befindet. Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit "Prüfen, ob Ihr Modell korrekt ist" meinen. Welche Flugregime möchten Sie überprüfen und mit welcher Genauigkeit? Die meisten Abweichungen haben mit Ihren Aerodynamik-, Fahrwerks- und Antriebsmodellen zu tun.
@JZYL Ich habe das Referenzpapier in meiner Frage erwähnt. Das Papier gibt ein aerodynamisches Modell zur Berechnung von CL, CD, CY, Cl, Cm und Cn an. Ich weiß, dass alle diese Koeffizienten "nur" in den Windachsen definiert sind (korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege). Bedeutet das also, dass das aerodynamische Modell in Wind Axes ist? Ich möchte einen Fahrstuhlstau simulieren. Können Sie bitte die Abweichungen erläutern, von denen Sie in der letzten Zeile sprechen? Welche Arten von Abweichungen und woher?

Antworten (1)

Ich bin kein Experte für Flugdynamik, aber lassen Sie mich eine äußerst allgemeine Antwort zur Überprüfung eines nichtlinearen dynamischen Systems geben. Bedenken Sie, dass Sie das nichtlineare System haben X ˙ = F ( X ) .

Dieses System kann mehrere Gleichgewichtspunkte haben, die die sind X Werte so F ( X ) = 0 . Sie haben überprüft, ob einer der gewünschten Gleichgewichtspunkte tatsächlich ein Gleichgewichtspunkt in Ihrer Simulation ist. Das ist gut. Aber hat Ihr System mehr als einen Gleichgewichtspunkt? Wenn ja, möchten Sie wahrscheinlich alle überprüfen.

Als nächstes wollen Sie die Stabilität der Gleichgewichtspunkte überprüfen. Das hast du überprüft F ( X ) = 0 für einen Gleichgewichtspunkt. Sie müssen prüfen, was bei einer kleinen Störung passiert, sagen wir X 0 = X + ϵ . Wenn der Gleichgewichtspunkt stabil sein soll, müssen Sie überprüfen, ob sich das System nach einiger Zeit wieder im Gleichgewicht befindet. Wenn der Gleichgewichtspunkt instabil sein soll, müssen Sie überprüfen, ob das System vom Gleichgewichtspunkt abgewichen ist.

Aber selbst das ist nicht gut genug. Sie müssen auch die Konvergenz- oder Divergenzraten überprüfen. dh in der Nähe des Gleichgewichtspunkts können Sie das System linearisieren und die Eigenwerte finden. dh wenn Sie bei einer kleinen Störung von einem stabilen Gleichgewicht entfernt sind, erwarten Sie, dass sich das System beispielsweise mit einer bestimmten Geschwindigkeit dem Gleichgewicht nähert X = X 0 e − λ T . Sie müssen überprüfen, ob die Simulation mit der erwarteten Rate übereinstimmt.

Zusammenfassend müssen Sie also überprüfen, ob Ihre Simulation die richtige Anzahl von Gleichgewichtspunkten hat, ob die Stabilität jedes Gleichgewichtspunkts korrekt ist und ob die Eigenwerte in der Nähe jedes Gleichgewichtspunkts korrekt sind.

Vielen Dank für die Erklärung einer robusteren Methode zur Überprüfung meines Modells!
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