支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究

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1、犬ｉｌｉｉ－大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ工睡倾士享位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究机械工程Ｔ趕飾诚作者姓名刘魏副教授指导教师２０１５年６月５日答辩日期专业学位硕士学位论文支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究ＴｈｅＳｔｕｄｏｎＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅＡｃｔｉｖｅＶｉｂｒａｔｉｏｎＲｅｄｕｃｔｉｏｎｙＳｓｔｅｍｏｆ－ｙＷｉｎｄｔｕｎｎｅｌＭｏｄｅｌｗｉｔｈＳｔ

2、ｉｎｇＳｕｐｐｏｒｔ作者姓名：刘伟国学科、专业：机械工程学号：３１３０４０３４指导教师：刘嶽副教授完成日期：２０１５年５月大遠理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已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已经发表的研究成果，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的同志对本研究所做的贡献。与我均已在论文中做

3、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。“幻？学位论文题目：履外如吓如ＩＳｌ小丨《对作者签名：日期：年／月／（？日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要在跨声速风洞试验中，试验模型通常釆用支杆尾撑方式，导致系统整体刚度较低，在进行大攻角试验时，由于气流脉动载荷的作用，模型极其容易产生低频大幅度振动，直接影响风洞试验的安全性和数据的准确性。在模型支杆系统振动抑制方法中，主动抑振方法更具研究价值和应用前景。本文在分析支杆主动振动抑制原理的基础上，选用外套式主动抑振器，提出了基于ＰＩＤ控制理论

4、和模糊控制理论的四种控制算法，构建了实时控制系统，，通过地面对比实验和地面温降实验对支杆式风洞试验模型主动振动抑制控制方法进行研究。（１）首先针对某型号风洞模型支杆系统，分析支杆式风洞模型主动抑振原理，明确支杆式风洞模型主动抑振系统的特性与主动控制的难点，根据特性与难点分析主动振动抑制控制系统对控制算法的要求，针对系统需求提出了基于模糊控制理论和ＰＩＤ控制理论的四种控制算法。（２）结合国内某型号风洞试验模型支杆系统振动特性，基于四种控制算法，本文设计了ＰＩＤ控制器、模糊控制器、模糊ＰＩＤ复合控制器和模糊自适应ＰＩＤ控制器，通

5、过数值仿真对四种控制器的主动振动抑制控制性能进行理论验证。（３）选取模型定常载荷１００Ｎ和５０Ｎ，釆，探究ＰＩＤ控制、１用激振实验方法器模糊控制器与模糊ｐｒｏ复合控制器各自的控制性能，得到模糊ｐｒｏ复合控制器的控制性能ＤＮ－１（５ＩＤ优于ＰＩ控制器和模糊控制器；选取１８种模型定常载荷（）０］８Ｎ），探究模糊Ｐ复合控制器和模糊自适应ＰＩＤ控制器的控制性能和自适应性能，得到剩余振幅比例和调整时间两项控制主要性能指标上，模糊自适应ＰＩＤ控制器均优于模糊ＰＩＤ复合控制器的一，致８．３５％，调结论与数值仿真结果。模糊自适应ＰＩＤ控制器剩

6、佘振幅比例最小达到整时间最小达到０．３ｓ。°°－（４）利用低温环境箱搭建主动抑振器地面温１５至３０温度范围降实验平台，在内，采用阶跃响应实验方法和锤击实验方法，研究模型支杆系统和主动抑振器的温降特性：，同时验证模糊自适应ＰＩＤ控制器温降时的控制性能和自适应性能。实验结果表明随着环境温度下降，模型支杆系统阻尼比和固有频率逐渐增大，主动抑振器阶跃响应逐渐减小；同时，环境温度下降时，在模糊自适应ＰＩＤ控制器的控制下，主动抑振器工作时的系统阻尼比随温度降低波动范围较小，说明模糊自适应ＰＩＤ控制器在环境温度大幅度降低时仍能够保持较好的控制性

7、能，具有良好的自适应性能。关键词：主动振动抑制；模糊控制；ＰＩＤ控制；外套式抑振器；风洞温降试验－－Ｉ支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究ＴｈｅＳｔｕｄｏｎＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅＡｃｔｉｖｅＶｉｂｒａｔｉｏｎＲｅｄｕｃｔｉｏｎＳｓｔｅｍｙｙ－ｏｆＷｉｎｄｔｕｎｎｅｌＭｏｄｅｌｗｉｔｈＳｔｉｎｇＳｕｏｒｔｐｐＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｒａｎｓｏｎｉｃｗｎｄｎｎｅｔｅｓｔｓａｓｔｒｕｔｗｈｃｉｓｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｔｈｅｔａｉｌｏｆａｍｏｄｅｌｉｓｕｓｕａｌ

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