磁流变减摆器控制器设计与模糊控制算法研究

发布时间：2021-08-26 12:59

　　随着航空事业迅速发展,航空安全越来越重要,起落架摆振问题是安全问题上的重要一环。现代飞机使用减摆器解决摆振问题,传统油液式减摆器只能被动地通过消耗能量的方式来消除摆振,针对这一现状,在研究中重点关注了可以进行半主动控制的磁流变阻尼装置,确定了磁流变阻尼装置的可行性与优越性。本文基于同研究小组设计的某型无人机用磁流变减摆器,设计完成了基于模糊控制算法的控制器。通过摆振实验确定了控制器具有较好的性能。本文主要内容为:首先建立了磁流变减摆器简化模型,并通过系统辨识建立了减摆器的控制模型。其次确定了控制算法:由于磁流变减摆器模型难以精确确定,故选择模糊控制算法,为了使算法方便易用,在算法中加入PID控制,确定了算法为模糊自适应PID控制。仿真结果表明算法可行。再次是设计并制作了控制器:控制器分为硬件和软件两部分。硬件部分从器件选择到组装成型尽量做到了小型化,软件部分实现了程序的载入编辑和实验数据的采集功能。最后进行了实验验证:实验分为振动阻尼实验和滑跑摆振实验。振动阻尼实验表明了随着电流的变化,减摆器的阻尼力有较好的变化范围,其性能满足控制器的使用条件;滑跑摆振实验结果表明本文设计的控制器是完... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 磁流变减摆器控制研究现状
        1.2.1 摆振研究历史与现状
        1.2.2 摆振控制常用的控制方法
        1.2.3 常用的磁流变减摆器半主动控制方法
    1.3 本文主要工作
第二章 磁流变减摆器建模
    2.1 磁流变减摆器
    2.2 磁流变减摆器的简化力学模型
    2.3 磁流变减摆器模型辨识
        2.3.1 磁流变减摆器阻尼系统的频率特性
        2.3.2 磁流变减摆器模型辨识试验设计
        2.3.3 模型参数确定
        2.3.4 模模型校验
    2.4 本章小结
第三章 模糊控制算法设计与仿真
    3.1 模糊自适应PID控制器设计
        3.1.1 模糊控制器整体设计
        3.1.2 输入输出量的选择
        3.1.3 输入输出量的模糊化与规则的设计
    3.2 模糊自适应PID控制算法仿真
        3.2.1 FuzzyToolbox构建模糊自适应PID控制器
        3.2.2 控制器仿真
    3.3 控制模型的建立
        3.3.1 Matlab/Simulink建模仿真
        3.3.2 仿真结果与分析
    3.4 本章小结
第四章 控制器的硬软件设计及实现
    4.1 磁流变减摆器控制器硬件总体框架
    4.2 控制器控制原理
    4.3 硬件总体设计
        4.3.1 总体电路设计
        4.3.2 器件选择
    4.4 硬件模块设计
        4.4.1 ARM核最小系统电路设计
        4.4.2 电源管理电路
        4.4.3 电流反馈及位移反馈电路
    4.5 控制系统软件及算法设计
        4.5.1 系统开发环境与算法程序
        4.5.2 PC上位机数据采集显示软件设计
    4.6 本章小结
第五章 实验及分析
    5.1 振动阻尼实验
        5.1.1 振动阻尼实验原理
        5.1.2 实验对象
        5.1.3 实验注意事项
        5.1.4 实验内容与步骤
        5.1.5 实验结果
    5.2 滑跑摆振实验
        5.2.1 实验原理
        5.2.2 实验对象
        5.2.3 实验注意事项
        5.2.4 实验内容及步骤
        5.2.5 实验结果
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 进一步工作及展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LMS Virtual. Lab的前起落架摆振试验仿真[J]. 高雅,刘晖,顾宏斌,陈大伟.  现代工业经济和信息化. 2017(07)
[2]直升机动力传动系统对旋翼摆振模态影响研究与试验验证[J]. 赖凌云,张若忱,刘永志.  机械传动. 2017(05)
[3]机体连接处局部刚度对轻型飞机起落架摆振稳定性的影响研究[J]. 刘胜利,刘小川,崔荣耀,刘冲冲.  振动工程学报. 2017(02)
[4]基于磁流变液的飞机起落架嵌入式缓冲控制器设计[J]. 傅莉,李彬彬,胡为,陈新禹.  火力与指挥控制. 2016(09)
[5]基于模糊自适应PID高精度控制系统设计[J]. 陈云,刘新妹,郭栋梁,殷俊龄.  电机与控制应用. 2016(02)
[6]电弧炉电极调节系统模糊自适应PID控制器设计[J]. 鲁军,李亮.  沈阳理工大学学报. 2015(02)
[7]模糊自适应PID控制系统的研究及MATLAB仿真[J]. 焦仁雷,宋慧波,任亚宁,杨睿,赵良伟.  装备制造技术. 2015(02)
[8]飞机前起落架在转弯控制状态下的摆振分析及应用[J]. 寇明龙,丁学斌,卢京明.  航空科学技术. 2014(12)
[9]模糊PID控制在磁流变半主动悬架中的应用[J]. 李伟平,柳超,张利轩,张宝珍,王振兴.  机械科学与技术. 2014(12)
[10]无刷直流电机模糊自适应PID控制研究与仿真[J]. 刘慧博,王静,吴彦合.  控制工程. 2014(04)

博士论文
[1]基于MR阻尼器的半主动结构控制的理论与试验研究[D]. 徐龙河.天津大学 2004

硕士论文
[1]乘用车自激摆振研究及控制策略[D]. 张强强.合肥工业大学 2017
[2]双前桥转向汽车多极限环自激摆振及控制方法研究[D]. 蒋统.合肥工业大学 2017
[3]结构MR模糊半主动控制研究[D]. 李忠华.南京航空航天大学 2006
[4]磁流变阻尼器的控制器及其应用[D]. 李一平.重庆大学 2005
[5]民航飞行安全研究[D]. 马志刚.西南交通大学 2003



本文编号：3364285