【摘要】：直升機(jī)可垂直起落,空中懸停,與其他飛行器相比,有著很多優(yōu)勢。但直升機(jī)機(jī)身承受著嚴(yán)重的振動,對飛行員的正常工作產(chǎn)生影響,降低飛行員操作的準(zhǔn)確性和舒適度,降低飛行品質(zhì),增加事故產(chǎn)生的可能性,使機(jī)載設(shè)備和武器系統(tǒng)的使用效能發(fā)揮不了正常水平。因此,對直升機(jī)的振動進(jìn)行控制,是高性能直升機(jī)研發(fā)面臨的首要難題之一。本文建立了壓電疊層作動器驅(qū)動主減撐桿的直升機(jī)振動主動控制方法。利用壓電材料的正逆壓電效應(yīng)特性,推導(dǎo)出特定邊界條件下壓電疊層作動器的壓電方程。從壓電方程出發(fā),用有限元方法建立壓電疊層作動器的理想化力學(xué)模型,確定輸入電壓和輸出的力或位移之間的關(guān)系。基于壓電疊層作動器的力學(xué)模型,對聚焦式主減系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析得到平面理論模型,通過有限元方法進(jìn)行空間主減系統(tǒng)/機(jī)體耦合建模,在Patran軟件中建立有限元模型,獲得動力學(xué)方程中的參數(shù)。采用前饋控制方法,選擇FIR濾波器建立基于濾波x-LMS算法的自適應(yīng)前饋控制律�；跒V波x-LMS算法自適應(yīng)前饋控制律,選擇不同測量點(diǎn)振動加速度響應(yīng)進(jìn)行控制。通過系統(tǒng)的動力學(xué)方程推導(dǎo)出系統(tǒng)的狀態(tài)方程,在SIMULINK中建立主減系統(tǒng)/機(jī)體耦合模型的控制模型,對壓電疊層作動器的驅(qū)動能力進(jìn)行評估,對主減系統(tǒng)/機(jī)體耦合模型在穩(wěn)態(tài)激勵和激勵參數(shù)變化情況下進(jìn)行主動控制仿真分析。仿真結(jié)果表明,在主減撐桿處加裝壓電疊層作動器在穩(wěn)態(tài)激勵和激勵參數(shù)變化情況下都能有效快速地降低振動。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V275.1
【圖文】：

壓電疊層作動器驅(qū)動主減撐桿的直升機(jī)振動主動控制系統(tǒng)通過支架和機(jī)身相連，最終引起機(jī)身的振動。率與旋翼的轉(zhuǎn)速和槳葉片數(shù)相關(guān)的交變載荷就是直升機(jī)的主要振源。圖升機(jī)振動載荷頻率譜。由圖 1.1 可以看出，振動集中在頻率為 N 的整數(shù)達(dá)到 時，振動載荷是最大的，所以， 被叫做旋翼主通過頻率，參數(shù)[3]。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文結(jié)構(gòu)動力學(xué)的特殊性與工作狀態(tài)的多樣性，僅從設(shè)計環(huán)節(jié)著手進(jìn)行減振研究很難做到最優(yōu)化設(shè)計，不能有效地解決這種有全局影響的振動問題。任何一架成功的直升機(jī)都寧可以犧牲一定的重量或成本為代價，在采取有效的振動控制手段上下一番功夫。直升機(jī)振動控制技術(shù)也與旋翼新技術(shù)、反扭矩新技術(shù)和復(fù)合材料的應(yīng)用并稱為直升機(jī)發(fā)展中的四大關(guān)鍵技術(shù)[6]。圖 1.2 為振動控制的主要方法[7]，根據(jù)是否需要外源能量輸入，直升機(jī)振動控制的方法可分為振動主動控制和振動被動控制兩種。要降低振動的影響，應(yīng)該從其產(chǎn)生的根源、傳遞和作用三方面進(jìn)行設(shè)計。

大部分的直升機(jī)都采用了剛性聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，主旋翼和機(jī)身相遞給后者，盡管這樣的設(shè)計并未加重直升機(jī)的整體重量，但卻致直升機(jī)的飛行穩(wěn)定性、安全性受到影響，很多事故因此而發(fā)的研究。到了 50 年代，橡膠隔振方法被應(yīng)用到直升機(jī)中，揭開種方法具有一定的隔振效果，不過考慮到橡膠是一種不耐磨、在使用的過程中需要經(jīng)常更換橡膠，并且也會影響到飛行員的重量提高了 1%。經(jīng)過人們不斷的研究和實(shí)踐，主減隔振不斷型號。較廣泛的主減隔振技術(shù)包括了節(jié)點(diǎn)梁隔振、聚焦隔振、動力反梁隔振系統(tǒng)如圖 1.3 所示，是 1973 年貝爾直升機(jī)公司提出的 等早期型號中[20]。節(jié)點(diǎn)梁隔振系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多頻隔振，將主減掛于梁的振型節(jié)點(diǎn)處，這些節(jié)點(diǎn)在梁的受迫振動中的振動響應(yīng)很低的振動水平。盡管這種方法能夠讓振動降低 50%~90%，不雜，整機(jī)質(zhì)量會提高 6%，在現(xiàn)代直升機(jī)上人們更傾向于其他

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2783322