風洞試驗是飛行器研制中不可或缺的流程之一。風洞測試中尾撐結構為最常用的支撐結構。該結構對模型周圍的流場影響較小,但在聲速高、攻角大的情況下,易產生較大幅度的振動,危及風洞測試設備的安全,極大地影響試驗模型性能的測試范圍。基于壓電減振器的主動振動控制方法可有效減小振動。然而,目前風洞尾撐模型的振動測量方法大多采用接觸式測量,如加速度計,不可避免地會引入附加質量。在控制算法方面,工程常用的控制方法是PID控制,且控制參數(shù)固定。這種方式在面對不同攻角下振動變化劇烈的問題時,控制參數(shù)的選擇難以適應變化的全過程,存在控制性能和穩(wěn)定性的矛盾,控制效果和自適應調整能力較差。本文針對亞跨聲速風洞試驗中,尾部支撐方式的“支桿-模型”裝置在大攻角試驗條件下發(fā)生振動的問題開展研究。(1)分析了跨聲速、亞聲速風洞中各種不穩(wěn)定條件來源。結合風洞試驗的攻角變化過程和系統(tǒng)的結構特征,分析了“支桿-模型”裝置發(fā)生振動的主要原因。結合壓電元件的原理,闡述了風洞尾撐模型振動的閉環(huán)控制結構。對閉環(huán)中測振和算法兩方面核心環(huán)節(jié),提出了基于視覺測振和系統(tǒng)觀測器神經網(wǎng)絡PD抑振算法的風洞尾撐模型減振方法的總體方案。(2)分析了傳統(tǒng)...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 飛行器模型風洞支桿減振的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 風洞主動減振的國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 風洞主動減振的國內研究現(xiàn)狀
        1.2.3 機器視覺與振動問題結合的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題的主要研究內容
2 基于壓電元件的風洞尾撐模型減振系統(tǒng)
    2.1 尾撐模型的振動成因分析
    2.2 壓電元件原理及布局
    2.3 風洞尾撐模型振動的閉環(huán)控制
        2.3.1 主動減振系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制
        2.3.2 風洞尾撐模型主動減振系統(tǒng)的動力學描述
    2.4 風洞尾撐模型減振方法的總體方案
    2.5 本章小結
3 基于視覺的風洞尾撐模型測振方法
    3.1 傳統(tǒng)測振方法性能分析
    3.2 基于圖像的振動位移高速提取傳輸方法
        3.2.1 圖像處理速度要求
        3.2.2 應用FPGA的合作架構圖像處理方法
        3.2.3 基于直接內存訪問的數(shù)據(jù)提取
    3.3 振動位移信息的圖像處理方法
        3.3.1 振動目標的圖像分割
        3.3.2 振動目標的質心計算
        3.3.3 相機標定
    3.4 基于視覺的風洞尾撐模型測振實驗
        3.4.1 視覺測振的精度驗證
        3.4.2 基于視覺的懸臂結構多點模態(tài)振型測試實驗
    3.5 本章小結
4 基于系統(tǒng)觀測器的神經網(wǎng)絡PD控制方法
    4.1 風洞試驗減振難點分析
        4.1.1 未減振的風洞試驗環(huán)境特征
        4.1.2 風洞尾撐模型減振算法難點
    4.2 基于系統(tǒng)觀測器的神經網(wǎng)絡PD控制方法
        4.2.1 SNNPD中的比例微分環(huán)節(jié)
        4.2.2 SNNPD算法的神經網(wǎng)絡設計
        4.2.3 系統(tǒng)振動狀態(tài)觀測
    4.3 SNNPD的穩(wěn)定性分析
    4.4 SPNNPD的數(shù)值仿真和激振實驗驗證
        4.4.1 PD控制器與SPNNPD控制器的數(shù)值仿真
        4.4.2 PD控制器與SPNNPD控制器的激振實驗
    4.5 本章小結
5 主動減振系統(tǒng)實驗研究
    5.1 實驗系統(tǒng)搭建
    5.2 實驗軟件平臺
    5.3 PD與 SPNNPD控制的實驗結果及對比分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：3901131