飞机起落架磁流变减摆器控制系统的设计与实现

发布时间：2017-10-01 09:06

  本文关键词：飞机起落架磁流变减摆器控制系统的设计与实现

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【摘要】：飞机机轮摆振是一种有害的自激振动,为了避免这种无益振动的发生,现代飞机普遍使用油液减摆器。随着自动控制技术的发展,新型液体材料的广泛运用,输出阻尼力可调的磁流变(MR)阻尼器已经在汽车工业上逐渐得以应用,其在飞机的摆振抑制方面也有很大应用空间。本文基于某轻型飞机而设计的MR减摆器,探究了半主动的智能型减摆算法,并分别对MR减摆器控制系统的软件部分及硬件部分进行设计。最终实现控制器根据减摆器运动状态输出连续可调电流从而减小机轮摆幅,达到控制系统跟随性良好的目的。主要完成工作如下:首先是建立动力学模型:在MR流体的流变机理等有关理论基础上,建立了具有半主动控制的起落架非线性动力学模型并进行了Simulink仿真,通过对仿真图形的讨论分析验证了该模型的正确性。其次是控制算法设计:设计了模糊(Fuzzy)PID控制算法并在动力学模型中将其应用,通过调节MR减摆器通过电流大小改变其输出阻尼力,从而减小机轮摆动实现半主动控制,仿真结果验证该控制算法优于传统的被动控制,对摆振具有良好的抑制作用。再次是进行控制系统设计:对MR减摆器的控制系统进行设计,主要包括硬件电路设计和软件程序设计两大部分。硬件部分采用TMS320F28335芯片作为主控芯片,完成了对信号的采集、分析处理及控制电流输出,软件部分主要包括算法程序、软件滤波程序等,经过调试,最终实现对减摆器线圈的环路电流的控制。最后是试验验证:依照实验台试验条件拟定出对应的试验方法,对MR减摆器控制系统的功能及调控效果进行检验,经过对试验结果的阐述分析表明该控制系统具有一定的适用性。
【关键词】：磁流变减摆器 模糊PID DSP28335 摆振阻尼试验
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V226
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 磁流变减摆器（阻尼器）常用控制方法与研究现状12-14
• 1.2.1 起落架摆振控制常用的控制方法12-13
• 1.2.2 磁流变阻尼器半主动控制方法的发展及其现状13-14
• 1.3 本文主要工作14-16
• 第二章 起落架摆振控制模型的建立16-29
• 2.1 磁流变液的流变机理16-17
• 2.2 磁流变阻尼器的基本工作模式17-18
• 2.3 磁流变阻尼器的力学模型18-19
• 2.4 磁流变减摆器响应时间19-20
• 2.5 起落架摆振半主动控制动力学模型20-23
• 2.6 Matlab/Simulink建模仿真23-28
• 2.6.1 减摆力矩为零时的仿真25-27
• 2.6.2 减摆力矩不为零时的仿真27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 模糊PID控制器设计与仿真29-37
• 3.1 模糊PID控制器设计29-31
• 3.1.1 控制策略29
• 3.1.2 模糊控制器输入输出量的确定29-30
• 3.1.3 模糊控制规则的设计30-31
• 3.2 MATLAB模糊PID控制算法仿真31-34
• 3.2.1Fuzzy Toolbox构建模糊PID控制器31-33
• 3.2.2 模糊PID控制器的Simulink仿真33-34
• 3.3 摆振模糊PID控制模型的建立34-36
• 3.3.1 Matlab/Simulink建模仿真34
• 3.3.2 仿真结果与分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 控制系统的硬件设计与实现37-49
• 4.1 磁流变减摆器控制系统控制目标37-38
• 4.2 磁流变减摆器控制原理38-39
• 4.3 硬件总体设计39-43
• 4.3.1 总体电路设计39
• 4.3.2 器件选择39-43
• 4.4 硬件模块设计43-47
• 4.4.1 最小系统电路43-45
• 4.4.2 电压转换电路45-46
• 4.4.3 PWM信号驱动电路46
• 4.4.4 信号调理模块46-47
• 4.4.5 RS232通信模块47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 软件设计49-55
• 5.1 软件开发平台49
• 5.2 控制系统软件结构49-54
• 5.2.1 主程序49-50
• 5.2.2 中断服务程序50-53
• 5.2.3 软件滤波程序53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第六章 测试及分析55-65
• 6.1 控制系统试验原理55
• 6.2 试验对象55
• 6.3 试验注意事项55-56
• 6.4 试验内容及步骤56-57
• 6.5 试验结果分析57-64
• 6.6 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 论文总结65
• 7.2 下一步工作及展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录72-73
• 作者简介73

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本文编号：952561