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高空系留气球建模与稳定性分析

祝明 左宗玉

祝明, 左宗玉. 高空系留气球建模与稳定性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2010, 36(8): 940-944.
引用本文: 祝明, 左宗玉. 高空系留气球建模与稳定性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2010, 36(8): 940-944.
Zhu Ming, Zuo Zongyu. Modeling and stability analysis for high altitude tethered balloon[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2010, 36(8): 940-944. (in Chinese)
Citation: Zhu Ming, Zuo Zongyu. Modeling and stability analysis for high altitude tethered balloon[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2010, 36(8): 940-944. (in Chinese)

高空系留气球建模与稳定性分析

基金项目: 北京市教委共建重点学科基金资助项目(XK100060422)
详细信息
  • 中图分类号: V 212.11

Modeling and stability analysis for high altitude tethered balloon

  • 摘要: 平流层高空系留气球是典型的无控制欠阻尼自治系统,因此平台本身应当具有较好的稳定性,然而该系统的线性化模型含有零特征根,导致经典的Lyapunov第一方法难以从理论上获得其稳定性结论.从一般刚体的Newton-Euler方程出发,根据刚体对任一点的平动和转动方程,建立基于广义坐标的高空系留气球二阶非线性动力学模型,并针对Lyapunov方法证明稳定性的局限性,从能量的角度运用拉格朗日定理证明了高空系留气球的稳定性,数值仿真结果与理论结果一致.

     

  • [1] Anthony C.Initial feasibility assessment of a high altitude long endurance airship .NASA CR-2003-21274,2003 [2] Nickol C,Duynn M D,Kohout L L,et al.High altitude long endurance air vehicle analysis of alternatives and technology requirements development .AIAA-2007-1050,2007 [3] Euler A J,Badesha S S,Schroeder L D.Very high altitude tethered balloon feasibility study .AIAA-95-1612-CP,1995 [4] Badesha S S,Euler A J,Schroder L D.Very high altitude tethered balloon parametric sensitivity study .AIAA-96-0579,1996 [5] Badesha S S,Euler A J,Schroder L D.Very high altitude tethered balloon trajectory simulation .AIAA-96-3440-CP,1996 [6] Badesha S S,Bunn J C.Dynamic simulation of high altitude tethered balloon system subject to thunderstorm windfield .AIAA-2002-4614,2002 [7] Pankine A A,Heun M K,Schlaifer R S.Advance balloon performance simulation and analysis tool .AIAA-2003-6741,2003 [8] 蔡国华.超高空系缆气球的空气动力特性试验研究[J].上海航天,2001,18(3):22-25 Cai Guohua.High altitude tethered balloons[J].Aerospace Shanghai,2001,18(3):22-25(in Chinese) [9] 焦志强,洪冠新,杨超.系缆气球的气动力估算和配平计算[J].北京航空航天大学学报,2004,30(5):419-424 Jiao Zhiqiang,Hong Guanxin,Yang Chao.Aerodynamic estimation and trim analysis for a tethered balloon[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2004,30(5):419-424 (in Chinese) [10] 杜亮,洪冠新.双系缆气球绳网系统的建模、配平及稳定性[J].北京航空航天大学学报,2004,30(9):901-904 Du Liang,Hong Guanxin.Modeling,equilibrium and stability for double balloon system with tether and net[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2004,30(9):901-904 (in Chinese) [11] 卢新来,罗明强,孙聪,等.系留气球的升空模拟[J].航空学报,2006,27(5):768-772 Lu Xinlai,Luo Mingqiang,Sun Cong,et al.Simulations of tethered balloon ascent[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2006,27(5):768-772(in Chinese) [12] 高为炳.运动稳定性基础[M].北京:高等教育出版社,1988:295-296 Gao Weibing.Motion Stability preliminary[M].Beijing:Higher Education Press,1988:295-296(in Chinese) [13] 霍伟.机器人动力学与控制[M].北京:高等教育出版社,2005:69-70 Huo Wei.Robot dynamics and control[M].Beijing:Higher Education Press,2005:69-70(in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-23
  • 网络出版日期:  2010-08-30

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