压电叠层作动器驱动的直升机框架结构振动主动控制

摘要

直升机严重的振动问题限制了它的使用性能,因此必须采取措施对直升机的振动加以控制。振动主动控制具有控制效果好,适应能力强等优越性,是直升机振动控制的重要发展方向。而压电叠层作动器(PSA)质量轻,尺寸小,布置便捷,是理想的振动主动控制的作动器。
　　本文从压电材料压电方程出发,结合压电叠层作动器的结构,推导了将压电叠层作动器理想化为力发生器情况下的力学模型。以国产某型直升机作为参照,通过有限元模型修正技术设计了一个与真实直升机动力学特性相似的直升机框架模型用于振动主动控制研究,加工得到了框架模型实物,并对其进行了模态实验研究,实验研究结果表明:框架模型实物的前三阶固有频率与国产某型直升机相似程度较好。以框架模型为研究对象,本文建立了振动主动控制的状态空间方程,采用频域最优控制算法对系统的振动响应进行主动控制,取得了较好的控制效果。本文在Simulink内搭建一个基于频域内最优化控制算法的通用仿真系统,对不同振动激励状态进行了时域控制仿真。仿真结果表明,控制算法在不同的激励情况下,振动控制的效果与适应能力均较好。

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缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2直升机结构响应主动控制技术的发展现状

1.3智能压电材料作动器

1.4本文研究内容

第二章 压电叠层作动器动力学建模

2.1 绪论

2.2 压电材料本构方程

2.3 压电叠层作动器力-电关系

2.4 本章小结

第三章 动力学相似框架模型设计

3.1 绪论

3.2 框架模型设计

3.3 框架模型有限元模型修正

3.4 本章小结

第四章 框架模型动态特性实验

4.1 绪论

4.2 框架模型实物设计与加工

4.3 框架结构频响函数测量

4.4 框架模型实测振型

4.5 本章小结

第五章 框架模型结构频域主动控制

5.1 绪论

5.2 控制系统状态空间建模

5.3结构响应主动控制优化算法

5.4 结构响应主动控制数值分析

5.5本章小结

第六章 框架模型结构振动主动控制时域仿真

6.1 绪论

6.2 时域仿真系统

6.3 Simulink仿真结果分析

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文主要工作内容

7.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文