當飛機在起飛或著陸的時候,起落架前輪會偏離其中心位置左右擺動,這種現(xiàn)象在飛機使用中時有發(fā)生,是飛機設(shè)計中必須考慮的問題之一。擺動現(xiàn)象如果不進行控制,會嚴重影響飛機的穩(wěn)定性和操縱性。目前,防止此類故障最有效的辦法是改進起落架結(jié)構(gòu),同時安裝減擺器。本文基于某輕型無人機而設(shè)計的磁流變減擺器,對其控制算法及控制器硬件進行了改進設(shè)計與研究。首先,根據(jù)傳統(tǒng)的非線性雙粘性力學(xué)模型,分別利用多項式以及正弦函數(shù)建立非線性雙粘性的改進力學(xué)模型,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進行參數(shù)的辨識,評估兩種擬合方式的精度以及優(yōu)缺點,對比發(fā)現(xiàn)利用正弦函數(shù)進行擬合可以解決基于多項式建立力學(xué)模型時參數(shù)較多、階數(shù)選擇較為復(fù)雜等問題,并根據(jù)改進的正弦函數(shù)-非線性雙粘性力學(xué)模型利用MATLAB/Simulink進行仿真,與實驗數(shù)據(jù)對比分析,表明改進的力學(xué)模型相比傳統(tǒng)的力學(xué)模型可以較好的描述磁流變的非線性以及低速區(qū)的滯回性。根據(jù)起落架擺振的相關(guān)理論及改進的力學(xué)模型,建立磁流變減擺器半主動控制動力學(xué)模型,通過MATLAB仿真驗證該模型的正確性,為后續(xù)設(shè)計磁流變減擺器的控制系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。其次,根據(jù)控制磁流變減擺器的特點,對控制器的硬件部分... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁流變減擺器的非線性雙粘性模型

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文82.2減擺器阻尼性能實驗測試本文是基于本項目研究已經(jīng)相對成熟的單線圈內(nèi)置式磁流變減擺器進行的研究分析，圖2-2為其簡化結(jié)構(gòu)原理圖及實物圖。（a)結(jié)構(gòu)原理圖（b)實物圖圖2-2磁流變減擺器結(jié)構(gòu)圖a與實物圖b磁流變減擺器的阻尼力性能測試是在如圖2-3所示的拉伸實驗臺上進行的，它可以真實的模擬并重現(xiàn)出機械振動的實際環(huán)境，測試得出工件的力學(xué)特性。所以應(yīng)用此實驗平臺對磁流變減擺器進行拉伸測試，驗證其減擺效果。實驗原理為：利用實驗平臺對磁流變減擺器提供不同頻率的類似正弦波的振幅信號，直流電源為減擺器輸入不同大小的電流，并通過實驗臺獲取減擺器中活塞桿的相對位移以及其輸出的阻尼力等數(shù)據(jù)，最后經(jīng)計算機計算分析后生成圖像。圖2-3磁流變減擺器阻尼特性測試實驗平臺實驗設(shè)定工況為振幅0.4mm，頻率10Hz，分別施加0A、0.25A、0.5A、0.75A、

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文91A電流，測試在不同電流下磁流變減擺器的阻尼特性。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得到F-X關(guān)系圖，轉(zhuǎn)換后可得F-V的關(guān)系圖，以加載電流0.75A為例，如圖2-4。在低速區(qū)，曲線表現(xiàn)出明顯的滯回現(xiàn)象。其中由于減擺器內(nèi)部中各零部件之間及阻尼器與固定夾具間存在安裝間隙，傳感器自身的噪聲也會對實驗數(shù)據(jù)造成影響。因此，本文通過MATLAB進行了濾波處理，保留其低速區(qū)滯回特性，濾除干擾便于后續(xù)建模及研究。圖2-4加載電流0.75AF-V關(guān)系2.3磁流變減擺器力學(xué)模型修正由實驗曲線，圖2-4可知高速區(qū)為線性函數(shù)，低速區(qū)的滯回環(huán)呈非線性，因此將F-V曲線分為線性及非線性兩部分進行分析，以提高擬合精度。非線性區(qū)分別采用多項式和正弦函數(shù)擬合，并進行對比分析。2.3.1基于多項式-非線性雙粘性力學(xué)模型參數(shù)辨識以非線性雙粘性力學(xué)模型作為本章的理論基礎(chǔ)，建立非線性改進力學(xué)模型。減擺器活塞做往復(fù)運動，加速度a的方向不同，因此在模型建立中，按加速度方向作為分段區(qū)間的標準，使模型更加直觀。為后續(xù)方便描述，圖2-5為速度分段點分布圖，其中點1與2間線段簡化描述為線段1-2，本圖中其他線段描述方式依此類推。圖中線性部分（加速度為正的線段1-2及線段3-4，加速度為負的線段4-5及線段6-1）采用原有的非線性滯回雙粘性力學(xué)模型，其中參數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)進行辨識；圖中非線性部分（加速度為正的線段2-3，加速度為負的線段5-6）首先采用多項式函數(shù)進行辨識，每段模型的參數(shù)與激勵電流為非線性關(guān)系。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進遺傳算法PID參數(shù)優(yōu)化在吹貫蒸汽流速控制中的應(yīng)用[J]. 湯偉,楊潤珊,孫振宇.  中國造紙學(xué)報. 2019(01)
[2]雙線圈活塞式磁流變液減擺器設(shè)計分析[J]. 祝世興,嚴榮,劉秀.  液壓氣動與密封. 2018(08)
[3]旋板式磁流變減擺器結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 祝世興,耿凡,劉小川,豆清波.  液壓氣動與密封. 2018(06)
[4]汽車阻尼可調(diào)半主動懸架混雜模型預(yù)測控制[J]. 張亮修,王宇,吳光強,劉兆勇.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2017(11)
[5]基于dsPIC33E的電動汽車充電機的研究與設(shè)計[J]. 陳小虎,陳息坤.  電子器件. 2016(05)
[6]起落架磁流變減擺器模糊PID控制算法的研究[J]. 李瑩,王博,祝世興.  計算機測量與控制. 2016(02)
[7]一種改進的天棚半主動控制算法[J]. 張進秋,黃大山,劉義樂,滕濤,李廣進.  計算機測量與控制. 2015(08)
[8]改進的遺傳算法求解旅行商問題[J]. 于瑩瑩,陳燕,李桃迎.  控制與決策. 2014(08)
[9]基于磁流變液阻尼器的單跨轉(zhuǎn)子振動主動控制實驗研究[J]. 邢健,何立東,王锎.  儀器儀表學(xué)報. 2013(S1)
[10]磁流變減擺器對直升機空中共振的影響分析[J]. 衛(wèi)麗君,李書.  振動.測試與診斷. 2013(06)

碩士論文
[1]基于磁流變原理的前起落架擺振特性研究[D]. 郝新琛.中國民航大學(xué) 2019
[2]雙線圈內(nèi)置式磁流變減擺器設(shè)計研究[D]. 劉秀.中國民航大學(xué) 2018
[3]飛機起落架磁流變減擺器設(shè)計流程和規(guī)范研究[D]. 楊云鵬.中國民航大學(xué) 2017
[4]磁流變減擺器結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化[D]. 范世達.中國民航大學(xué) 2016
[5]一種車用磁流變減振器的動力學(xué)研究[D]. 任旭東.中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 2007
[6]機輪擺振及輪胎動力學(xué)分析研究[D]. 駱存琪.南京航空航天大學(xué) 2007



本文編號：3281260