支桿式風(fēng)洞模型主動振動抑制控制方法研究.pdf

1、在跨聲速風(fēng)洞試驗中，試驗?zāi)Ｐ屯ǔ２捎弥U尾撐方式，導(dǎo)致系統(tǒng)整體剛度較低，在進行大攻角試驗時，由于氣流脈動載荷的作用，模型極其容易產(chǎn)生低頻大幅度振動，直接影響風(fēng)洞試驗的安全性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在模型支桿系統(tǒng)振動抑制方法中，主動抑振方法更具研究價值和應(yīng)用前景。本文在分析支桿主動振動抑制原理的基礎(chǔ)上，選用外套式主動抑振器，提出了基于PID控制理論和模糊控制理論的四種控制算法，構(gòu)建了實時控制系統(tǒng)，通過地面對比實驗和地面溫降實驗，對支桿式風(fēng)洞試驗?zāi)?/p>

2、型主動振動抑制控制方法進行研究。
　　(1)首先針對某型號風(fēng)洞模型支桿系統(tǒng)，分析支桿式風(fēng)洞模型主動抑振原理，明確支桿式風(fēng)洞模型主動抑振系統(tǒng)的特性與主動控制的難點，根據(jù)特性與難點分析主動振動抑制控制系統(tǒng)對控制算法的要求，針對系統(tǒng)需求提出了基于模糊控制理論和PID控制理論的四種控制算法。
　　(2)結(jié)合國內(nèi)某型號風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ椭U系統(tǒng)振動特性，基于四種控制算法，本文設(shè)計了PID控制器、模糊控制器、模糊PID復(fù)合控制器和模糊自適應(yīng)P

3、ID控制器，通過數(shù)值仿真對四種控制器的主動振動抑制控制性能進行理論驗證。
　　(3)選取模型定常載荷100N和150N，采用激振實驗方法，探究PID控制器、模糊控制器與模糊PID復(fù)合控制器各自的控制性能，得到模糊PID復(fù)合控制器的控制性能優(yōu)于PID控制器和模糊控制器;選取18種模型定常載荷(100N-185N)，探究模糊PID復(fù)合控制器和模糊自適應(yīng)PID控制器的控制性能和自適應(yīng)性能，得到剩余振幅比例和調(diào)整時間兩項控制主要性能指標(biāo)上

4、，模糊自適應(yīng)PID控制器均優(yōu)于模糊PID復(fù)合控制器的結(jié)論，與數(shù)值仿真結(jié)果一致。模糊自適應(yīng)PID控制器剩余振幅比例最小達到8.35％，調(diào)整時間最小達到0.3s。
　　(4)利用低溫環(huán)境箱搭建主動抑振器地面溫降實驗平臺，在15°至-30°溫度范圍內(nèi)，采用階躍響應(yīng)實驗方法和錘擊實驗方法，研究模型支桿系統(tǒng)和主動抑振器的溫降特性，同時驗證模糊自適應(yīng)PID控制器溫降時的控制性能和自適應(yīng)性能。實驗結(jié)果表明:隨著環(huán)境溫度下降，模型支桿系統(tǒng)阻尼比和