含时滞和间隙非线性的二元翼段颤振主动控制问题研究

《含时滞和间隙非线性的二元翼段颤振主动控制问题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TP29论文编号：102870515-S162学科分类号：080203硕士学位论文含时滞和间隙非线性的二元翼段颤振主动控制问题研究研究生姓名潘庆全学科、专业机械设计及理论研究方向机械振动与控制指导教师于明礼副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二O一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringAnalysisoftwo-dimensionalwingactive

2、fluttersuppressionsystemwithtime-delayandfreeplaynonlinearityAThesisinMechanicalandEngineeringDesignbyPanQingquanAdvisedbyYuMingliSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注

3、明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：摘要信号处理过程产生的时滞和由于加工和装配精度导致的控制面间隙在机翼颤振控制系统中是不可避免的。本文以三自由度二元翼段为研究对象，研究了时滞以及控制面间隙非线性对机翼模型稳定性的影

4、响。主要研究内容如下：首先，搭建了测量超声电机转速的系统，测得了超声电机转速与电压之间的关系；设计了以DSP为核心的PID反馈控制电路控制电机的转速以及转动方向，通过实验验证了所设计控制方法能使电机实现简单正弦信号和复杂信号的跟踪，超声电机控制效果较好。其次，基于Theodorsen非定常气动理论，建立了翼段的气动弹性模型，计算出翼段的颤振速度为15.45m/s；在风速为17.8m/s和22m/s时，分别设计了次最优控制律。数值仿真表明，在风速为17.8m/s时所设计的控制器使颤振速度提高了36%。通过风洞实验验证了次最优控制算法的有效性；在风

5、速为19m/s时实现了不同控制器之间的切换，通过次最优控制器之间的切换，控制系统使翼段的颤振速度提高了84%，有效提高了翼段的颤振速度。然后，分析了控制回路中时滞对系统的影响，分析表明有时滞状态下控制器的控制效果会明显下降，甚至会引起控制系统的失效。为此设计了时滞最优控制器以消除时滞带来的不利影响，数值仿真表明时滞最优控制算法有效的改善了时滞对控制系统带来的不利影响。通过风洞实验验证了时滞最优控制算法的有效性。最后，建立了含控制面间隙非线性的三自由度二元机翼模型，分析了控制面间隙非线性对翼段颤振速度以及对系统控制效果的影响，得出控制面间隙非线性

6、会降低翼段的颤振速度和导致颤振控制系统不稳定。含控制面间隙的控制系统中加入时滞，分析了同时含有时滞和控制面间隙时控制系统的控制情况，得出控制面间隙会降低控制系统所能允许的最大时滞量，控制系统控制效果变差。关键词：颤振，DSP控制系统，时滞，间隙，超声电机IABSTRACTInwingfluttercontrolsystem，timedelayisinevitableduringsignaltransducingandprocessing，andthecontrolsurfacefree-playcannotbecompletelyelimina

7、tedbecauseofmanufacturingerrors.Thisdissertationdevotestotheeffectsoftimedelayandcontrolsurfacefree-playonwingfluttercontrolsystemusinganairfoilwithanultrasonicmotoractuatedcontrolsurface.Themaincontributionofthedissertationcanbesummarizedasfollows:Firstly，theultrasonicmotor

8、controlsystem，whosecorecomponentisaDSPboard，isconstructedandtestedusingPIDc