本文關(guān)鍵詞：支桿式風(fēng)洞模型主動(dòng)振動(dòng)抑制控制方法研究

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【摘要】：在跨聲速風(fēng)洞試驗(yàn)中,試驗(yàn)?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(jìn)行大攻角試驗(yàn)時(shí),由于氣流脈動(dòng)載荷的作用,模型極其容易產(chǎn)生低頻大幅度振動(dòng),直接影響風(fēng)洞試驗(yàn)的安全性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在模型支桿系統(tǒng)振動(dòng)抑制方法中,主動(dòng)抑振方法更具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。本文在分析支桿主動(dòng)振動(dòng)抑制原理的基礎(chǔ)上,選用外套式主動(dòng)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(shí)時(shí)控制系統(tǒng),通過(guò)地面對(duì)比實(shí)驗(yàn)和地面溫降實(shí)驗(yàn),對(duì)支桿式風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭鲃?dòng)振動(dòng)抑制控制方法進(jìn)行研究。(1)首先針對(duì)某型號(hào)風(fēng)洞模型支桿系統(tǒng),分析支桿式風(fēng)洞模型主動(dòng)抑振原理,明確支桿式風(fēng)洞模型主動(dòng)抑振系統(tǒng)的特性與主動(dòng)控制的難點(diǎn),根據(jù)特性與難點(diǎn)分析主動(dòng)振動(dòng)抑制控制系統(tǒng)對(duì)控制算法的要求,針對(duì)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(guó)內(nèi)某型號(hào)風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭U系統(tǒng)振動(dòng)特性,基于四種控制算法,本文設(shè)計(jì)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)PID控制器,通過(guò)數(shù)值仿真對(duì)四種控制器的主動(dòng)振動(dòng)抑制控制性能進(jìn)行理論驗(yàn)證。(3)選取模型定常載荷100N和150N,采用激振實(shí)驗(yàn)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(shí)間兩項(xiàng)控制主要性能指標(biāo)上,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(dá)到8.35%,調(diào)整時(shí)間最小達(dá)到0.3s。(4)利用低溫環(huán)境箱搭建主動(dòng)抑振器地面溫降實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在15。至-30。溫度范圍內(nèi),采用階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法和錘擊實(shí)驗(yàn)方法,研究模型支桿系統(tǒng)和主動(dòng)抑振器的溫降特性,同時(shí)驗(yàn)證模糊自適應(yīng)PID控制器溫降時(shí)的控制性能和自適應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著環(huán)境溫度下降,模型支桿系統(tǒng)阻尼比和固有頻率逐漸增大,主動(dòng)抑振器階躍響應(yīng)逐漸減��；同時(shí),環(huán)境溫度下降時(shí),在模糊自適應(yīng)PID控制器的控制下,主動(dòng)抑振器工作時(shí)的系統(tǒng)阻尼比隨溫度降低波動(dòng)范圍較小,說(shuō)明模糊自適應(yīng)PID控制器在環(huán)境溫度大幅度降低時(shí)仍能夠保持較好的控制性能,具有良好的自適應(yīng)性能。
【關(guān)鍵詞】：主動(dòng)振動(dòng)抑制 模糊控制 PID控制 外套式抑振器 風(fēng)洞溫降試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V211.74
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 支桿式風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭鲃?dòng)振動(dòng)抑制研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 支桿式風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭鲃?dòng)振動(dòng)抑制的國(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 支桿式風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭鲃?dòng)振動(dòng)抑制的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 2 支桿式風(fēng)洞模型主動(dòng)抑振原理16-26
• 2.1 支桿式風(fēng)洞模型振動(dòng)原理與分析16-17
• 2.2 主動(dòng)抑振器工作原理與分析17-22
• 2.2.1 疊堆式壓電陶瓷作動(dòng)器工作原理18-20
• 2.2.2 主動(dòng)抑振器致支桿變形分析20-22
• 2.3 主動(dòng)抑振系統(tǒng)控制原理及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3.1 主動(dòng)抑振系統(tǒng)控制原理22
• 2.3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-23
• 2.4 主動(dòng)抑振系統(tǒng)控制方法選擇23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 控制器設(shè)計(jì)及數(shù)值仿真26-43
• 3.1 模型支桿系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)建模26-27
• 3.2 PID控制器設(shè)計(jì)及MATLAB數(shù)值仿真27-30
• 3.2.1 PID控制器設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.2 PID控制器參數(shù)整定方法介紹28-29
• 3.2.3 PID控制器MATLAB數(shù)值仿真29-30
• 3.3 模糊控制器設(shè)計(jì)及MATLAB數(shù)值仿真30-35
• 3.3.1 輸入量和輸出量的設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.2 輸入比例系數(shù)和輸出比例系數(shù)的確定32-33
• 3.3.3 模糊規(guī)則的設(shè)計(jì)33-34
• 3.3.4 模糊控制器MATLAB數(shù)值仿真34-35
• 3.4 模糊PID復(fù)合控制器設(shè)計(jì)及MATLAB數(shù)值仿真35-38
• 3.4.1 模糊PID復(fù)合控制器設(shè)計(jì)35-36
• 3.4.2 模糊PID復(fù)合控制器MATLAB數(shù)值仿真36-38
• 3.5 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)及MATLAB數(shù)值仿真38-42
• 3.5.1 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)38-41
• 3.5.2 模糊自適應(yīng)PID控制器MATLAB數(shù)值仿真41-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 4 控制算法實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析43-71
• 4.1 支桿式風(fēng)洞模型主動(dòng)振動(dòng)抑制實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法43-45
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹43-44
• 4.1.2 控制程序設(shè)計(jì)及軟件界面44
• 4.1.3 工況選擇及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)44-45
• 4.2 PID控制器、模糊控制器與模糊PID復(fù)合控制器的對(duì)比實(shí)驗(yàn)45-58
• 4.2.1 PID控制器實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果45-49
• 4.2.2 模糊控制器實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-52
• 4.2.3 模糊PID復(fù)合控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-56
• 4.2.4 PID控制器、模糊控制器與模糊PID復(fù)合控制器對(duì)比分析56-58
• 4.3 模糊PID復(fù)合控制器與模糊自適應(yīng)PID控制器的對(duì)比實(shí)驗(yàn)58-70
• 4.3.1 變工況下模糊PID復(fù)合控制器實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果58-63
• 4.3.2 變工況下模糊自適應(yīng)PID控制變載荷實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-68
• 4.3.3 模糊PID復(fù)合控制器與模糊自適應(yīng)PID控制器對(duì)比與分析68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 5 低溫下抑制器性能探究及控制算法驗(yàn)證71-79
• 5.1 洞溫降的產(chǎn)生及對(duì)壓電材料的影響71-72
• 5.2 溫降對(duì)支桿式風(fēng)洞模型主動(dòng)抑振系統(tǒng)的影響72-75
• 5.2.1 溫降對(duì)模型支桿系統(tǒng)固有特性的影響73-74
• 5.2.2 溫降對(duì)主動(dòng)抑振器性能的影響74-75
• 5.3 模糊自適應(yīng)PID控制器低溫驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)75-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 致謝84-85

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 邵敏強(qiáng);陳衛(wèi)東;陳前;;基于輸入估計(jì)方法的振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2013年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李廣;基于模糊PID復(fù)合控制的振動(dòng)主動(dòng)控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1003047