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MEMS(Micro E1ectro Mechanical System)是采用微机械加工技术,集微型传感器、微型致动器、微型控制器于一体的微机电系统。把MEMS微致动器技术应用于风力机翼型的主动流动控制是一个创新性研究,它可以实现减小阻力、增加升力、提高风力机机动能力、降低噪声等目的,并可显著地改善风力机的运行稳定性。 本研究首先建立了一种新的翼型结构模型。该模型是基于MEMS微气泡型致动器建立的,依靠微气泡的充气、放气过程来改变翼型周围的流场,改善翼型的气动特性。在这个结构模型的基础上,采用分析动力学的方法,利用拉格朗日第二类方程,推导出系统的结构运动方程并进行线性化处理。其次,基于Leishman。Beddoes(L一B)动态失速模型,建立翼型的空气动力学模型,并用一组非定常的空气动力学方程来表示该模型。方程给出了线性以及非线性两种形式,线性运动方程用来进行系统的稳定性分析和控制策略的设计,非线性运动方程町以用于进行时间仿真来评估控制的性能。再次,综合结构动力学方程和空气动力学方程,二者通过风速、攻角、气动力等量进行耦合,选取合适的状态变量和输入输出量,推导得出整个系统的状态空间方程,为之后的流动控制提供数学模型。最后,根据建模所得到的状态空间方程,选用线性二次型调节器(LQR),利用MATLAB软件编程对风力机翼型进行流动控制。得到控制前与控制后的风力机翼型升力、阻力系数以及振动量的变化曲线。通过曲线的对比,可以看到,加装了MEMS微气泡制动器之后,风力机翼型的气动力系数发生了明显的改善,说明微气泡致动器能够提升翼型的气动性能,并且对翼型的振动稳定性有显著的作用。