基于时滞与模糊滑模的风洞模型振动控制研究

发布时间：2020-12-16 08:54

　　振动是自然界普遍存在的一种现象,在风洞试验中飞行器模型的振动问题严重影响风洞试验的测试精度,限制模型试验的迎角范围,有时甚至对风洞运行造成损害。采用高压压电陶瓷促动器,可实现风洞试验模型振动的有效抑制。然而,因振动抑制系统中不可避免地使用滤波器,在模型振动控制中产生时滞,严重影响振动控制的效果,有时甚至会导致振动发散引发振动控制装置的失效。同时,风洞试验工况变化、压电陶瓷促动器的迟滞等问题,致使风洞模型振动呈现强非线性特征。本文针对上述的风洞模型振动的时滞及非线性问题,开展了基于时滞补偿与模糊滑模的风洞模型振动控制试验研究。(1)从风洞试验模型抑振器与振动控制算法的研究现状入手,介绍了由固支端弯刀、支杆、测力天平以及飞行器模型组成的悬臂梁系统,分析飞行器模型振动的产生原因及一阶自激振动的特点,结合该振动特点给出了悬臂梁振动系统的二阶传递模型。(2)分析风洞模型振动控制中时滞的产生原因及影响,辨识出定频率与变频率信号经过控制过程处理后的时滞量。并依据所辨识出的时滞量的大小设计基于时滞补偿的LQR控制算法,编写相应的控制程序。搭建了风洞试验飞行器模型振动抑制地面试验系统。地面抑振实验结果表... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 课题的来源
    1.3 尾撑支杆式飞行器模型风洞试验振动控制技术研究现状
        1.3.1 尾撑支杆式飞行器模型振动智能抑制器的国内外研究现状
        1.3.2 尾撑支杆式飞行器模型振动智能控制算法的国内外研究现状
    1.4 模糊滑模变结构控制理论的发展现状
    1.5 本文的主要工作
2 基于压电促动器的风洞模型振动控制系统
    2.1 风洞飞行器模型天平支杆悬臂梁系统介绍
    2.2 飞行器模型振动原因分析
    2.3 基于高压压电陶瓷促动器的模型振动抑制原理分析
    2.4 悬臂梁振动系统的二阶传递模型
    2.5 本章小结
3 基于时滞补偿的风洞模型振动抑制方法研究
    3.1 时滞产生的原因及其影响
    3.2 时滞量的辨识
        3.2.1 定频率信号的时滞辨识
        3.2.2 变频率信号的时滞辨识
    3.3 时滞补偿LQR控制算法
    3.4 稳定性分析
    3.5 本章小结
4 基于模糊滑模自适应控制的风洞飞行器模型振动抑制方法
    4.1 滑模变结构控制理论
        4.1.1 滑模变结构控制的定义
        4.1.2 滑模变结构控制的三个基本要素
        4.1.3 滑模变结构控制的系统动态品质
        4.1.4 切换函数的选择
    4.2 模糊滑模自适应控制方法
        4.2.1 获取速度位移信号
        4.2.2 飞行器模型滑模变结构振动控制
        4.2.3 飞行器模型模糊滑模自适应振动控制
    4.3 本章小结
5 风洞模型振动控制实验研究
    5.1 试验设备硬件系统介绍
        5.1.1 振动传感器
        5.1.2 高压压电陶瓷促动器及功放电源
        5.1.3 控制器的选择
    5.2 基于时滞补偿的LQR振动抑制地面试验
    5.3 基于模糊滑模自适应的振动抑制风洞试验
        5.3.1 风洞模型锤击对比试验
        5.3.2 风洞模型变迎角对比实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]风洞悬臂杆结构主动减振系统的研究[J]. 沈星,涂凡凡,陈金金,雷文彬.  振动.测试与诊断. 2014(03)
[2]2.4m跨声速风洞多功能支撑系统试验技术研究[J]. 陈德华,刘大伟,尹陆平,师建元,彭超,饶正周.  实验流体力学. 2013(03)
[3]某战斗机高速全模颤振风洞试验研究[J]. 郭洪涛,路波,余立,杨兴华,罗建国,吕彬彬.  航空学报. 2012(10)
[4]一类输出时滞系统的振动主动控制方法研究[J]. 邵敏强,陈卫东.  振动工程学报. 2012(05)
[5]风洞试验模型技术新发展[J]. 战培国,赵昕.  航空科学技术. 2011(05)
[6]2.4米跨声速风洞大展弦比飞机测力试验技术研究[J]. 陈德华,尹陆平,吴文华,李建强,师建元,彭云.  空气动力学学报. 2009(05)
[7]滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J]. 刘金琨,孙富春.  控制理论与应用. 2007(03)
[8]滑模变结构控制理论进展综述[J]. 张晓宇,苏宏业.  化工自动化及仪表. 2006(02)
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硕士论文
[1]支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究[D]. 刘伟国.大连理工大学 2015
[2]四旋翼无人飞行器姿态控制系统的设计与实现[D]. 李华钧.北京交通大学 2015
[3]支杆式风洞模型主动振动抑制方法与实验研究[D]. 姜尔东.大连理工大学 2014
[4]基于滑模的刚性机械臂有限时间轨迹跟踪控制研究[D]. 李小倩.东北大学 2013
[5]基于滑模变结构的永磁同步电机控制的研究[D]. 王泳.合肥工业大学 2013
[6]智能滑模变结构控制算法的研究与应用[D]. 李杰.沈阳理工大学 2012
[7]基于模糊PID复合控制的振动主动控制研究[D]. 李广.南京航空航天大学 2008
[8]基于迭代学习控制的振动主动控制技术研究[D]. 宋静.南京航空航天大学 2006
[9]1.2m风洞大攻角控制系统研制[D]. 阎成.国防科学技术大学 2003



本文编号：2919891