基于压电纤维复合材料的悬臂梁扭转控制研究

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1、军？；；；；－？〇－－－）：：Ｖ马乂连键义葦Ｄ化ＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥ州ＮＯＬＯＧＹＩ福破±享恆巧文ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ／＾＼基于压电纤维复合材料的悬臂梁扭转控制研究电气■工程工程领域作者姓名盛贤君教授指导教师曰朋２０巧年６月爷雜＿＿＿—专业硕ｉ学位论文基于压电纤维复合材料的悬臂梁扭转控制研究ＴｗｉｓｔＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎＳｔｕｄｏｆｇｙＣａｎ村ｌｅｖｅｒＢｅａｍＢａｓｅｄｏｎＰｉｅｚ

2、ｏｅｌｅｃｔｉｉｃＦｉｂｅｒＣｏｍｐｏｓｈｅｓ作者姓名：张凤云工程领嫌电气工程学号：３１３１３０１４指导教师：盛贤君－－完成日期：２０１５０５０４夫途巧义夫聲ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独值Ｊ性声明，是本人在导师的指导下进行研究作者郑重声明：所呈交的学位论文工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一同工作

3、的同志对本研究所做的贡献。与我均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任３１疫和度餐ｉ前斜龄急骑梁巧挖據句研杂Ｖ学位论文题目：作者签名：日化年長月日期：？大连理工大学专业学位硕ｊ：学位论文摘要当前，民用和军事领域都对飞行器提出了更高的要求，要求飞行器能够在变化很大的＾行环境（高度、马赫数等）和执行多种任务（起降、盘旋、机动、攻击等）时始终保持良好的性能—。为此，需要采用变体飞行器技术利用智能材料或驱动器，根据飞行环境和飞行任务的变化，相应地改变飞行器的外形

4、，使飞行器始终保持最优飞行状态。而机翼的扭转变形是变体飞行器的主要变形方式，对机翼的扭转控制是研制变体飞行器一一—必须解决的难题之。本文正是基于这背景，Ｗ机翼的缩比模型悬臂梁为被控对象，采用压电纤维复合材料ＭＦＣ作为驱动器，研究悬臂梁的扭转控制问题。本文被控对象柔性悬臂梁的主体为树脂基玻璃纤维的梁肋和蒙皮，扭转变形的驱动器为４５叫及化的压电纤维复合材料ＭＦＣ。此类压电悬臂梁系统具有迟滞非线性和蠕变非线性特性，同时存在残余振荡问题及由于机电賴合和多体建模引起的模型未知问题。上述因素增加了压电悬臂梁的建模和扭转控制的难度

5、。针对压电悬臂梁系统的特性，本文提出了建模及扭转按制的解决方案及实现技术。首先对迟滞非线性特性建立了改进的ＰＩ模型，通过逆补偿的方式实现了静态线性化；避开机理建模的难题，在阶跃测试的基础上使用Ｐｒｏｎｙ算法辨识出系统的传递函数；直接利用Ｐｒｏｎｙ辨识的参数，设计出多模态输入整形器，抑制由指令信号引起的振动；针对蠕变特性、外界干扰等因素的影响，设计了闭环控制器，将基于改进的ＰＩ模型的逆补偿控制、多模态输入整形器、Ｐ皿控制器和模糊控制器有机地结合，设计了Ｆｕｚｚ－ＰＩＤ－ＩＳ控制器用于压电悬臂梁扭转定位控制ｙ。基于辨

6、识出的传递函数，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真平台下进行了数值仿真实验，对多ＰＩＤ－投控制器和Ｆｕｚｚ－Ｐ－ＩＳ模态输入整形器、控制器、ＰＩＤｙＩＤ控制器分别进行了仿真，并进行了性能分析。设计了基于ＬａｂＶＩＥＷ软件开发平台的压电悬臂梁扭转控制的实验系统，，并将控制算法应用于硬件控制。实验结果表明逆补偿控制能将静态正弦跟踪误－－差控制在１４％，ＰＩＤＩ１＾下多模态输入整形器能有效抑制指令信号激发的振动，ＦｕｚｚｙＳ控制器在响应速度、稳态误差和抑制干扰等方面有很好的控制效果。ＰＩＤ关键词：压电梁抵转按制迟滞非线性Ｐｒ

7、ｏｎ辨识糊自整定态输；；ｙ；模；多模入整形器－Ｉ－基于巧电纤维复合材料的悬臂梁扭转控制研究ＴｗｉｓｔＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＳＵｉｄｏｆｙＣａｎｔｉｌｅｖｅｒＢｅａｍＢａｓｅｄｏ打ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＦｉｂｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＡｂ巧ｒａｃｔＡｔｐｒｅｓｅｎｔｃｉｖｉｌａｎｄｍｉｌｉｔａｒｆｉｅｌｄｓｈａｖｅ山ｆｂｒｗａｒｄｈｉｈｅｒｒｅｕｅｓｔｓｏｎａｉｒｃｒａｆｔｓｗｈｉｃｈ，ｙｐｇｑ，ａｓｋｆｏｒｏｏｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉ打ｖａｒｉｏｕｓｅｎｖｉ

8、ｒｏｎｍｅｎｔｓｈｅｉｈｔａｎｄＭａｃｈ打ｕｍｂｅｒｅｔ：ｃ．ｏｒａｖａｒｉｅｔｇｐ（ｇ，）ｙｓｓｎｓａｋｅ－ｏｆｆａｎｄ