含时滞和间隙非线性的二元翼段颤振主动控制问题研究

发布时间：2017-11-08 03:17

  本文关键词：含时滞和间隙非线性的二元翼段颤振主动控制问题研究

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【摘要】：信号处理过程产生的时滞和由于加工和装配精度导致的控制面间隙在机翼颤振控制系统中是不可避免的。本文以三自由度二元翼段为研究对象,研究了时滞以及控制面间隙非线性对机翼模型稳定性的影响。主要研究内容如下:首先,搭建了测量超声电机转速的系统,测得了超声电机转速与电压之间的关系;设计了以DSP为核心的PID反馈控制电路控制电机的转速以及转动方向,通过实验验证了所设计控制方法能使电机实现简单正弦信号和复杂信号的跟踪,超声电机控制效果较好。其次,基于Theodorsen非定常气动理论,建立了翼段的气动弹性模型,计算出翼段的颤振速度为15.45 m/s;在风速为17.8 m/s和22 m/s时,分别设计了次最优控制律。数值仿真表明,在风速为17.8 m/s时所设计的控制器使颤振速度提高了36%。通过风洞实验验证了次最优控制算法的有效性;在风速为19 m/s时实现了不同控制器之间的切换,通过次最优控制器之间的切换,控制系统使翼段的颤振速度提高了84%,有效提高了翼段的颤振速度。然后,分析了控制回路中时滞对系统的影响,分析表明有时滞状态下控制器的控制效果会明显下降,甚至会引起控制系统的失效。为此设计了时滞最优控制器以消除时滞带来的不利影响,数值仿真表明时滞最优控制算法有效的改善了时滞对控制系统带来的不利影响。通过风洞实验验证了时滞最优控制算法的有效性。最后,建立了含控制面间隙非线性的三自由度二元机翼模型,分析了控制面间隙非线性对翼段颤振速度以及对系统控制效果的影响,得出控制面间隙非线性会降低翼段的颤振速度和导致颤振控制系统不稳定。含控制面间隙的控制系统中加入时滞,分析了同时含有时滞和控制面间隙时控制系统的控制情况,得出控制面间隙会降低控制系统所能允许的最大时滞量,控制系统控制效果变差。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V214.33

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本文编号：1155357