压电作动器驱动的无人直升机机体振动主动控制

发布时间：2020-07-25 12:43

【摘要】：结构响应主动控制是解决直升机机体振动的有效办法,具有控制效果好,适应能力强等优势。压电叠层作动器由于轻质、高效、布置便捷等优点,作为直升机振动主动控制的作动元件更具优势。本文从压电材料本构方程出发,结合压电材料叠层结构特点,将压电叠层作动器理想化为力发生器,推导其力学模型,结合基于有限单元法建立的某型无人直升机有限元模型,推导机体/压电叠层作动器耦合动力学方程。以机体结构模型为研究对象,建立了振动主动控制状态空间方程,基于频域最优算法推导压电作动器最优控制电压。采用混合优化算法,对不同激励情况下的作动器安装位置进行优化,以得到控制电压约束范围内的最优控制效果,结果显示采用优化的作动器位置进行振动主动控制,具有显著的控制效果。基于前馈滤波Fx_LMS算法,在Simulink中构建了时域内的多输入多输出振动主动控制仿真系统,对不同激励作用、不同作动器安装位置的情况进行时域控制仿真。仿真结果表明,控制算法在不同激励情况下均能取得较好的减振效果,收敛速度快,适应能力强。构建无人直升机机体结构振动自适应控制实验系统,完成单输入单输出、两输入单输出和两输入两输出的振动控制实验研究,结果显示测点加速度响应得到大幅降低。
【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】：2019
【分类号】：V279;V214
【图文】：

有关的周期振动载荷，振动载荷在经过桨毂后变为主通过频率 N 的谐波激振力激振力（ N 是旋翼桨叶片数， 为旋翼转速），激励机体结构引起机体振动。图在前飞过程中振动载荷的示意图。图 1.2 是某型直升机机体结构的振动载荷频频率为 pN 的振动响应较大，其中 p 1,2,3,，也是振动控制主要关注的部分

图 1.2 某型直升机机体振动载荷频谱图振动问题相当严重，机体结构的剧烈振动主要是由旋引起的，另外由发动机以及传动系统振动引起的机体结水平一直是直升机研究领域的重要课题之一。近年来无

高阶谐波控制示意图

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本文编号：2769844