基于时滞与模糊滑模的风洞模型振动控制研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:yan983524
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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明:考虑时滞补偿的LQR控制算法相比未考虑时滞的LQR控制算法能够更加稳定有效的对振动进行抑制,具有更好的控制效果。  (3)针对风洞模型振动的非线性问题,提出了基于模糊滑模自适应控制的风洞模型振动抑制方法,设计了振动控制算法,风洞中锤击实验结果表明:基于该模糊滑模自适应振动控制算法的振动控制系统能够将系统阻尼比提高为原来的8.125倍。在风洞试验中就某风速阶梯式变迎角和某风速连续式变迎角两种工况下,均将模型振动加速度抑制到10%以内,并将风洞试验的迎角范围由原来的4°提高到10°,验证了该算法对飞行器模型振动抑制的有效性,提升了模型风洞试验迎角,保证试验测量精度与风洞安全运行。
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