基于磁流变减摆器的时滞系统控制研究

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飞机起降滑跑时,前轮或者主轮可能发生一种偏离其中立位置的剧烈摆动。这是一种以机轮摆动为主,伴随机身抖动和轮胎变形的自激振动,称为摆振。摆振现象在民用飞机、军用飞机和无人机等各类飞机中广泛存在。磁流变减摆器因具有阻尼力可控且调解范围广等诸多优点,被期待能更好地实现摆振抑制功能,以弥补当前广泛应用的油液式减摆器存在的阻尼力不可控、摆振抑制品质低等不足。基于磁流变减摆器的前起落架减摆系统中存在广泛的响应时滞问题,即控制器输出的理想控制电流经过一段时滞,才能作用于起落架的摆振运动。这一问题导致系统抑制摆振的效果下降。为保证在不同的时滞条件下前起落架减摆系统能够稳定控制摆振,本文从以下几个方面进行研究。首先,结合某轻型无人机起落架设计参数,和磁流变减摆器动力学实验数据,建立了前起落架的动力学模型,辨识了磁流变减摆器Bouc-Wen动力学模型。在辨识过程中,通过对辨识算法的改进,提高了辨识效率。其次,对系统中时滞的产生原因和大小进行了分析。对于磁流变减摆器的电磁响应时滞进行了仿真研究。提出了将前起落架减摆系统视为整体,根据实时测量的控制电流和起落架运动状态,在线辨识系统总时滞的研究思想。同时,利用萤火虫算法和BP神经网络设计了在线时滞辨识器,并验证了辨识结果的准确性。再次,在建模和时滞分析的基础上,利用反推方法计算得出了使系统趋于稳定的控制算法。并通过设计能利用在线辨识的时滞自动调整的自适应函数,最终实现了系统自适应控制。这一控制系统在不同的时滞条件下均能保持稳定,并取得良好的摆振控制效果。最后,利用仿真对前起落架摆振运动的影响因素进行了分析。并通过仿真验证了自适应控制系统具有控制有效性和时滞稳定性。
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