一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，包括火箭整流罩结构控制器和结构模型模块，所述火箭整流罩结构控制器包括依次设置的矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块，所述结构模型模块的输出端分别与矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块连接，所述控制输入模块的输出端与结构模型模块的输入端连接。该发明专利技术的优点在于：该控制电路利用电阻、电容、运算放大器、乘法器等普通电子元器件，能够达到完全消除噪声扰动的功能。自适应控制电路以控制模块形式在火箭整流罩系统控制层易于实现，并可以在复杂的噪声扰动环境下自动调节控制参数，提高控制精度，保证火箭的正常运行，具有较好经济效益和社会意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路
本专利技术涉及自适应控制的领域，尤其是一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路。
技术介绍
运载火箭起飞和飞行过程中，经历声振、气动力、气动热等复杂的力学环境，他们激起的结构和声场相应在整流罩内形成高声压级环境，可能引起航天器的有限荷载、太阳能电池板、控制电路、天线等结构的破坏，从而降低了整个系统的安全性和可靠性，甚至导致整个发射任务的失败，美国NASA的一项调查研究表明，近50％的发射后不久产生的航天器故障是由发射阶段的震动、冲击和噪声荷载引起的。因此，开展整流罩的隔声降噪设计显得尤为重要。近些年来，各国都在加大整流罩内减震降噪研究的力度，出现了很多新的研究方法和成果。研究的焦点一般都在于声波传播途径的分析和以下因素的优化：吸声衬垫的设计(使用最小的重量达到最大的传声损失)；声学处理的位置：整流罩结构设计；主动振动和噪声控制方法：被动声学和振动吸声结构的置位和特性。主动控制涉及采用声波相消的理论来降低噪声。而类似于隔声罩、利用材料吸声、消声器等方式都被归于被动控制，如果主动控制中被动元件的阻尼特性被提高则称为半主动控制。当今使用被动控制吸声方法对火箭整流罩进行减震降噪的是目前普遍的方式。比如在整流罩内壁粘贴具有高吸声系数的降噪材料，比如多孔吸声材料中的泡沫盒纤维材料，因为他们密度小、孔隙率高，而且在中高频有着很好的吸声降噪效果，但是在低频段的效果却很差，并且通常都具有吸收频带窄、密度大等缺点。因而可以通过控制器主动去消除噪声的干扰，在工业控制系统中，PID(比例-积分-微分)控制器仍然是首选控制器，有算法简单、鲁棒性强、可靠性高等特点，为当今工控行业的主导控制方式。但由于整流罩系统有高噪声干扰、以及复杂的信息结构等特点，使得被控量不能及时地反映系统所承受的变化，因此控制系统的稳定性变差，对系统的控制增加很大的困难，应用常规的PID控制不能达到理想的控制效果。现有的学术成果不乏有高级控制策略在线实时补偿非理想因素带来的影响，例如自适应控制算法。该技术是一种针对时变状态相关干扰的鲁棒自适应抑制控制策略，这种方法对系统参数摄动不敏感，并有抗噪声能力，而且根据它的实时补偿功能，能保证较高的控制精度。但此类技术由于没有合适的物理实现的电路，相应的控制模块较难开发，因此很少在工业生产过程有所应用。本专利利用理论分析结果，应用自适应技术来实时抵消噪声，使用一种电路实现自适应控制策略，以应用实际的火箭整流罩系统减震降噪中。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，为此，本专利技术提供一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路。一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，包括火箭整流罩结构控制器和结构模型模块，所述火箭整流罩结构控制器包括依次设置的矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块，所述结构模型模块的输出端分别与矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块连接，所述控制输入模块的输出端与结构模型模块的输入端连接。优化的，所述结构模型模块输出4路信号输入至矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块内，所述矢量信号模块输出3路信号到控制增益模块内，控制增益模块输出3路信号到控制输入模块内，控制输入模块输出3路信号至结构模型模块内。优化的，所述矢量信号模块包括三个矢量信号子模块，每个矢量信号子模块包括运算放大器实现的反相运算放大单元和反相加法运算单元，矢量信号模块包括第一反相运算放大单元A1、第二反相运算放大单元A2、第三反相运算放大单元A3、第四反相运算放大单元A4、第五反相运算放大单元A5、第一反相加法运算单元B1，所述结构模型模块的第一路输出端与第二反相运算放大单元A2的输入端连接，第二路输出端与第三反相运算放大单元A3的输入端连接，第三路输出端经过第一反相运算放大单元A1与第四反相运算放大单元A4的输入端连接，第四路输出端与第五反相运算放大单元A5的输入端连接，第二反相运算放大单元A2、第三反相运算放大单元A3、第四反相运算放大单元A4、第五反相运算放大单元A5的输出端分别对应与第一反相加法运算单元B1的四个输入端连接。优化的，所述控制增益模块包括10个乘法器、第六反相运算放大单元A6、第七反相运算放大单元A7、第二反相加法运算单元B2、第三反相加法运算单元B3、第一同相加法运算单元C1、第二同相加法运算单元C2、第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3、第一平方根运算放大单元E1、第二平方根运算放大单元E2、第一积分运算放大单元F1、第二积分运算放大单元F2，结构模型模块输出的4路信号分别经过相应的乘法器与第二反相加法运算单元B2的四个输入端对应连接，第二反相加法运算单元B2输出端的信号依次经过第一平方根运算放大单元E1、第一积分运算放大单元F1、第六反相运算放大单元A6后作为第一同相加法运算单元C1的一个输入信号，矢量信号模块输出的3路信号分别经过相应的乘法器与第三反相加法运算单元的3个输入端对应连接，第三反相加法运算单元B3输出端的信号依次经过第二平方根运算放大单元E2、第二积分运算放大单元F2、第七反相运算放大单元A7后作为第一同相加法运算单元C1的另一个输入信号，第一同相加法运算单元C1的输出端分成3路经过相应的乘法器的其中一个输入端连接后分别对应连接在第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3的另一个输入端，三个乘法器的另一个输入端分别对应连接三个矢量信号子模块输出端；第二平方根运算放大单元E2的输出端与第二同相加法运算单元C2的其中一个输入端连接，另一输入端与一低压电源的正极连接，第二同相加法运算单元C2的输出端分别与第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3的一个输入端连接，第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3的输出端作为控制增益模块的三个输出端。优化的，控制输入模块包括三个控制输入子模块，三个控制输入子模块分别输出一路信号于结构模型模块内，所述控制输入子模块包括第八反相运算放大单元A8、第九反相运算放大单元A9、第十反相运算放大单元A10、第十一反相运算放大单元A11、第十二反相运算放大单元A12、第三同相加法运算单元C3、第四同相加法运算单元C4，结构模型模块输出的4路信号中的第一路输出端的信号依次经过第八反相运算放大单元A8、第九反相运算放大单元A9后与第三同相加法运算单元C3的一个输入端连接，第二路输出端的信号经过第十反相运算放大单元A10、第三路输出端的信号经过第十一反相运算放大单元A11、第四路输出端的信号经过第十二反相运算放大单元A12分别对应连接在第三同相加法运算单元C3的另外三个输入端，第三同相加法运算单元C3的输出端和控制增益模块的三个输出端中的一个输出端分别与第四同相加法运算单元C4的两个输入端连接，第四同相加法运算单元C4的输出端与结构模型模块连接。优化的，所述结构模型模块包括四个结构模型子模块，每个结构模型子模块包括第十三反相运算放大单元A13、第十四反相运算放大单元A14、第十五反相运算放大单元A15、第十六反相运算放大单元A16、第十七反相运算放大单元A17、第十八反相运算放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，其特征在于，包括火箭整流罩结构控制器和结构模型模块，所述火箭整流罩结构控制器包括依次设置的矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块，所述结构模型模块的输出端分别与矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块连接，所述控制输入模块的输出端与结构模型模块的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，其特征在于，包括火箭整流罩结构控制器和结构模型模块，所述火箭整流罩结构控制器包括依次设置的矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块，所述结构模型模块的输出端分别与矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块连接，所述控制输入模块的输出端与结构模型模块的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，其特征在于，所述结构模型模块输出4路信号分别输入至矢量信号模块、控制增益模块、控制输入模块内，所述矢量信号模块输出3路信号到控制增益模块内，控制增益模块输出3路信号到控制输入模块内，控制输入模块输出3路信号至结构模型模块内。3.根据权利要求2所述的一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，其特征在于，所述矢量信号模块包括三个矢量信号子模块，每个矢量信号子模块包括运算放大器实现的反相运算放大单元和反相加法运算单元，矢量信号模块包括第一反相运算放大单元A1、第二反相运算放大单元A2、第三反相运算放大单元A3、第四反相运算放大单元A4、第五反相运算放大单元A5、第一反相加法运算单元B1，所述结构模型模块的第一路输出端与第二反相运算放大单元A2的输入端连接，第二路输出端与第三反相运算放大单元A3的输入端连接，第三路输出端经过第一反相运算放大单元A1与第四反相运算放大单元A4的输入端连接，第四路输出端与第五反相运算放大单元A5的输入端连接，第二反相运算放大单元A2、第三反相运算放大单元A3、第四反相运算放大单元A4、第五反相运算放大单元A5的输出端分别对应与第一反相加法运算单元B1的四个输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，其特征在于，所述控制增益模块包括10个乘法器、第六反相运算放大单元A6、第七反相运算放大单元A7、第二反相加法运算单元B2、第三反相加法运算单元B3、第一同相加法运算单元C1、第二同相加法运算单元C2、第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3、第一平方根运算放大单元E1、第二平方根运算放大单元E2、第一积分运算放大单元F1、第二积分运算放大单元F2，结构模型模块输出的4路信号分别经过相应的乘法器与第二反相加法运算单元B2的四个输入端对应连接，第二反相加法运算单元B2输出端的信号依次经过第一平方根运算放大单元E1、第一积分运算放大单元F1、第六反相运算放大单元A6后作为第一同相加法运算单元C1的一个输入信号，矢量信号模块输出的3路信号分别经过相应的乘法器与第三反相加法运算单元的3个输入端对应连接，第三反相加法运算单元B3输出端的信号依次经过第二平方根运算放大单元E2、第二积分运算放大单元F2、第七反相运算放大单元A7后作为第一同相加法运算单元C1的另一个输入信号，第一同相加法运算单元C1的输出端分成3路经过相应的乘法器的其中一个输入端连接后分别对应连接在第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3的另一个输入端，三个乘法器的另一个输入端分别对应连接三个矢量信号子模块输出端；第二平方根运算放大单元E2的输出端与第二同相加法运算单元C2的其中一个输入端连接，另一输入端与一低压电源的正极连接，第二同相加法运算单元C2的输出端分别与第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3的一个输入端连接，第一除法运算放大单元D1、第二除法运算放大单元D2、第三除法运算放大单元D3的输出端作为控制增益模块的三个输出端。5.根据权利要求4所述的一种用于火箭整流罩减震降噪的自适应控制电路，其特征在于，控制输入模块包括三个控制输入子模块，三个控制输入子模块分别输出一路信号于结构模型模块内，所述控制输入子模块包括第八反相运算放大单元A8、第九反相运算放大单元A9、第十反相运算放大单元A10、第十一反相运算放大单元A11、第十二反相运...

【专利技术属性】
技术研发人员：金小峥，王少凡，赵振，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34