双垂尾高性能战斗机,在大攻角飞行时,极易发生垂尾抖振。垂尾抖振会严重限制飞机的飞行性能,降低垂尾结构的疲劳寿命,增加飞机的维护费用。使用主动控制的方法抑制垂尾抖振,是垂尾抖振控制的一个新途径。压电作动器是一种智能作动器,具有附加质量小的优点,尤其适用于对重量严格控制的飞机设计领域,本文研究了宏纤维复合材料(MFC)压电作动器垂尾抖振主动控制的方法,分别建立了以加速度和动态应变为反馈的多输入多输出(MIMO)垂尾抖振控制系统,取得了良好的抖振控制效果。采用MFC这一新型压电作动器,根据输出可控性理论,提出一种考虑剩余模态影响的作动器布局优化准则,研究了垂尾抖振压电主动控制中压电作动器的布局优化问题。根据压电驱动载荷等效原理和有限元理论,建立了带MFC压电作动器垂尾结构的动力学模型,使用遗传算法对压电作动器形心位置和布局方向角进行优化,得到了针对垂尾结构前五阶模态(前三阶为控制模态,第四、五阶为剩余模态)进行控制的最优MFC压电作动器布局。为了提高建模的准确性,使用子空间辨识实验建模的方法,建立了垂尾抖振控制系统模型。通过设计系统辨识实验,得到有效的MIMO系统辨识所需的输入输出数据,采用子空间辨识算法获得加速度反馈和动态应变反馈的状态空间开环系统模型,并通过模型吻合度、时域输出信号和频率响应的对比,验证了这两种辨识模型的准确性。分别设计了不考虑系统不确定性的线性二次型高斯(LQG)控制器,以及考虑风速引起的参数不确定性和未建模动态特性所造成的加性不确定性的鲁棒?控制器。在LQG控制器设计时,使用最优Hankel范数近似方法,对被控模型进行降阶。在鲁棒控制器设计时,使用最优Hankel范数近似方法,对控制器进行降阶,并分别进行了采用这两种控制方法的控制器设计与实现。抖振控制系统数值仿真表明,本文设计的两种控制器都能够降低垂尾的抖振响应。建立了垂尾抖振的压电主动控制模型实验系统,通过垂尾抖振控制的地面和风洞实验,验证了抖振控制系统的有效性。实验结果表明:加速度反馈和动态应变反馈控制系统都能显著控制垂尾的抖振响应;其中LQG控制只能够控制系统不确定较小状态时垂尾的抖振响应,而鲁棒控制则能有效控制所有状态的垂尾抖振响应。