大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法及系统技术方案

大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法及系统，属于风洞实验领域。本发明专利技术通过粘贴在“模型

【技术实现步骤摘要】
大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种大展弦比模型纵向振动前置减振器和后置减振器配合控制方法及系统，属于风洞实验


技术介绍

[0002]大型民用飞机普遍具有大展弦比机翼的特点，由于展弦比大，机翼根部弯矩大，同时采用复合材料结构，都会给结构设计带来许多新问题，因此在设计阶段需要不断进行风洞试验，对大展弦比模型进行模型模拟，按结构受力特点，选择合适的结构布局形式，为民用飞机机翼设计提供重要指导。
[0003]大展弦比民机模型在宽频气流脉动激励作用下，在俯仰或偏航等多个自由度上都会发生振动，需要研制具有模块化特点、对支杆外形和刚度特性影响小、具有高的载荷输出能力、具有较宽的频率调节范围的振动抑制系统。为了使纵向试验的迎角范围扩大到抖振迎角，需要开展前置减振器和后置减振器组合抑振算法研究。
[0004]2007年NASA NTF研究所S .Balakrishna等人在《Development of a Wind Tunnel Active Vibration Reduction System》中提出了采用测力天平作为振动信号采集器并将采集的信号作为反馈信号实现模型振动的主动控制。但是天平信号非常微弱，极易受到高压压电陶瓷驱动信号的干扰，且风洞环境复杂，具有强电场与强磁场，影响到振动信号的反馈，进而造成高压压电陶瓷抑振器控制的不准确，影响振动抑制的效果。2013年南京航空航天大学涂凡凡、宋静、陈卫东等人在《人工神经网络在压电主动减振系统中的应用研究》和《基于迭代学习控制的振动主动控制技术研究》中采用加速度传感器测量振动信号并反馈给控制器来实现模型振动的主动控制。但是该方案仅在支杆一处安装压电抑振器。2020年大连理工大学刘巍、姜雨丰、刘惟肖等人在《一种风洞支杆的前后置抑振器协同抑振方法》中采用加速度两次积分的方式获得支杆尾端的瞬时位移，进而求得支杆转角瞬时偏差，但是该方案仅在模型头部布置一个加速度计，不能准确反映“模型
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天平系统”和“模型
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天平
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支杆系统”的振动情况，而且加速度计的两次积分可能会引入较大的误差，影响实际的振动抑制效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提出一种风洞模型纵向振动前后减振器配合控制方法，也是一种风洞支杆的前置减振器和后置减振器协同抑振方法，采用有限元分析方法获得“模型
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天平系统”和“模型
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天平
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支杆系统”的质心，将两个加速度计分别布置在相应系统的质心。通过采集加速度传感器数据获得风洞模型振动的加速度，以此作为反馈信号，并通过控制器滤波和计算，向前置减振器和后置减振器发送控制信号，经过各自功率放大器放大，再作用在前置减振器和后置减振器的压电陶瓷。保证压电陶瓷输出的力矩可以抵消模型的振动力矩，产生对风洞
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模型
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天平
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支杆系统”振动的抑制作用。由于加速度计位于质心附近，测得的加速度信号能真实反映系统的振动状态，经过滤波的加速度计信号有效去除了电磁干扰，
适合在实际风洞实验测量中的应用。在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0006]本专利技术的技术方案：一种大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法，包括以下步骤：步骤S1、搭建大展弦比模型纵向振动前置减振器和后置减振器机械系统；将压电陶瓷安装于前置减振器和后置减振器，并进行压电陶瓷预紧，后置减振器安装于弯刀中部支架，然后依次安装支杆、前置减振器、天平和模型，采用有限元分析方法获得“模型
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天平系统”组合体和“模型
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天平
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支杆系统”组合体的质心，将两个加速度计分别布置在相应系统的质心；步骤S2、分别计算前置减振器应输出力、后置减振器应输出力、前置减振器压电陶瓷控制信号和后置减振器压电陶瓷控制信号；采用粘贴在“模型
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天平系统”质心的加速度计信号作为前置减振器控制系统的反馈信号，计算前置减振器应输出力及前置减振器压电陶瓷控制信号；采用粘贴在“模型
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天平
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支杆系统”质心的加速度计信号作为后置减振器控制系统的反馈信号，计算后置减振器应输出力及后置减振器压电陶瓷控制信号；步骤S3、完成风洞模型振动主动抑制；计算出前置减振器和后置减振器的力矩分配，经各自功率放大器进行信号放大，传输至前置减振器和后置减振器，实现风洞模型振动主动抑制。
[0007]优选的：步骤S2中，前置减振器应输出力及前置减振器压电陶瓷控制信号的计算方法为：采用粘贴在“模型
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天平系统”质心的加速度计信号作为前置减振器控制系统的反馈信号，通过滤波算法处理的加速度信号进入前置减振器的控制系统，利用力矩平衡原理进行“模型
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天平系统”的振动控制；则根据滤波后的加速度值，可得前置减振器在某一时刻输出的力为：（1）其中，为前置减振器压电陶瓷应输出的力，是“模型
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天平系统”的质量，是粘贴在“模型
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天平系统”质心的加速度计测得的纵向加速度信号，是“模型
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天平系统”质心到前置减振器的距离，是前置减振器压电陶瓷作用点到水平中心线的距离；压电陶瓷的输出力和控制信号的关系按线性考虑，则压电陶瓷的控制信号为：（2）其中，为前置减振器压电陶瓷的控制信号，为前置减振器压电陶瓷输出力与控制信号的对应线性系数。
[0008]优选的：步骤S2中，后置减振器应输出力及后置减振器压电陶瓷控制信号的计算方法为：采用粘贴在“模型
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天平
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支杆系统”质心的加速度计信号作为后置减振器控制系统的反馈信号，通过滤波算法处理的加速度信号进入后置减振器的控制系统，利用力矩平
衡原理进行“模型
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天平
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支杆系统”的振动控制；则根据滤波后的加速度值，可得后置减振器在某一时刻输出的力为：（3）其中，为后置减振器压电陶瓷应输出的力，是“模型
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天平
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支杆系统”的质量，是粘贴在“模型
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天平
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支杆系统”的质心的加速度计测得的纵向加速度信号，是“模型
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支杆系统”质心到后置减振器的距离，是后置减振器压电陶瓷作用点到水平中心线的距离；压电陶瓷的输出力和控制信号的关系按线性考虑，则压电陶瓷的控制信号为：（4）其中，为后置减振器压电陶瓷的控制信号，为后置减振器压电陶瓷输出力与控制信号的对应线性系数。
[0009]优选的：步骤S3中，根据压电陶瓷输出力大小，计算前置减振器和后置减振器控制模式和控制模式切换的时间，且控制周期可达2ms；设后置减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、搭建大展弦比模型纵向振动前置减振器和后置减振器机械系统；将压电陶瓷安装于前置减振器和后置减振器，并进行压电陶瓷预紧，后置减振器安装于弯刀中部支架，然后依次安装支杆、前置减振器、天平和模型，采用有限元分析方法获得“模型
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天平系统”和“模型
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天平
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支杆系统”的质心，将两个加速度计分别布置在相应系统的质心，用于测量对应位置的纵向加速度；步骤S2、分别计算前置减振器应输出力、后置减振器应输出力、前置减振器压电陶瓷控制信号和后置减振器压电陶瓷控制信号；采用粘贴在“模型
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天平系统”质心的加速度计信号作为前置减振器控制系统的反馈信号，计算前置减振器应输出力及前置减振器压电陶瓷控制信号；采用粘贴在“模型
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天平
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支杆系统”质心的加速度计信号作为后置减振器控制系统的反馈信号，计算后置减振器应输出力及后置减振器压电陶瓷控制信号；步骤S3、完成风洞模型振动主动抑制；计算出前置减振器和后置减振器的力矩分配，经各自功率放大器进行信号放大，传输至前置减振器和后置减振器，实现风洞模型振动主动抑制。2.根据权利要求1所述的大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法，其特征在于：步骤S2中，前置减振器应输出力及前置减振器压电陶瓷控制信号的计算方法为：采用粘贴在“模型
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天平系统”质心的加速度计信号作为前置减振器控制系统的反馈信号，通过滤波算法处理的加速度信号进入前置减振器的控制系统，利用力矩平衡原理进行“模型
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天平系统”的振动控制；则根据滤波后的加速度值，可得前置减振器在某一时刻输出的力为：（1）其中，为前置减振器压电陶瓷应输出的力，是“模型
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天平系统”的质量，是粘贴在“模型
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天平系统”质心的加速度计测得的纵向加速度信号，是“模型
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天平系统”质心到前置减振器的距离，是前置减振器压电陶瓷作用点到水平中心线的距离；压电陶瓷的输出力和控制信号的关系按线性考虑，则压电陶瓷的控制信号为：（2）其中，为前置减振器压电陶瓷的控制信号，为前置减振器压电陶瓷输出力与控制信号的对应线性系数。3.根据权利要求1所述的大展弦比模型纵向振动前后减振器配合控制方法，其特征在于：步骤S2中，后置减振器应输出力及后置减振器压电陶瓷控制信号的计算方法为：采用粘贴在“模型
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支杆系统”质心的加速度计信号作为后置减振器控制系统的反馈信号，通过滤波算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昱，王世红，郭晋，刘中华，刘萌嵩，郭宝鑫，刘巍，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：