基于磁流变技术的主动控制拦阻装置设计与分析

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28818

Abstract

Abstract:

To address the shortcomings of traditional hydraulic arresting system which faces the lack of adaptability of multiple types of unmanned aerial vehicles， UAVs， a closed-loop arresting device based on magnetorheological， MR technology and active control technology is proposed. AMESim is used to build the dynamic simulation model， and the structural parameters of the arresting system are selected based on the sequential quadratic programming method. Furthermore， the dynamic characteristics of arresting process are simulated， and the performance before and after the active control intervention is compared and analyzed. It more accurately simulate the dynamic characteristics of UAV arresting process， a more realistic arresting cable model is constructed based on the finite segment method. VL Motion is introduced to constitute the multidisciplinary collaborative co-simulation. The research results show that： by adding active control， the instantaneous peak acceleration of the UAV catching by cable decreases by 23%. The arresting distance decreases by 9% and the arresting time decreases by 3%. During the deceleration process， the deceleration changes of the UAV are more acceptable when the active control is added. In the face of different weights of UAVs， suitability of the new arresting device is better than the traditional hydraulic arresting system. The arresting distance and the acceleration of UAV are more centralized and controllable for the new arresting device.

Key words: fixed-wing UAV, arresting devices, arresting dynamics, MR technology, sequential quadratic programming method

CLC Number:

V328

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Figures/Tables 19

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

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Fig.8

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Table 3

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参数	变化下限	变化上限
阻尼器活塞直径/m	0.4	0.8
阻尼器活塞长度/m	0.1	0.3
阻尼器流道间隙/m	0.006	0.012
阻尼器活塞杆直径/m	0.2	0.4

参数		符号	数值
无人机质量/kg		m	8 000
无人机航向速度/（m·s^-1）			40
阻尼器活塞直径/m		d_p	0.75
活塞与外筒内壁间隙/m		h	0.008
活塞长度/m		L_p	0.12
磁场变化范围/（kA·m^-1）			0~275
阻尼液剪切强度变化范围/kPa		τ_y	0~72
PID控制器	P	K_p	2
	I	K_i	0.6
	D	K_d	0.4

参数		数值
加入控制系统前	拦阻时间/s	2.39
	拦阻距离/m	41.8
	最大加速度/（m·s^-2）	-33.76
加入控制系统后	拦阻时间/s	2.07
	拦阻距离/m	41.57
	最大加速度/（m·s^-2）	-29.03

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Design and analysis of active control arresting device based on MR technology

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