直升机独立桨叶自适应振动控制研究

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1、中图分类号：V214.1论文编号：102870118-SZ047学科分类号：082501硕士学位论文直升机独立桨叶自适应振动控制研究研究生姓名顾景轶专业类别工程硕士专业领域航空工程指导教师高亚东副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonAdaptiveIndividualBladeControlofHelicopterVibr

2、ationAThesisinAeronauticalEngineeringbyGuJingyiAdvisedbyAssociateProf.GaoYadongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机

3、构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018-4-2南京航空航天大学硕士学位论文摘要旋翼是直升机的主要振源，为使直升机振动降至较低水平，旋翼振动主动控制技术得到日益重视。其中，独立桨叶变距控制通过作动器单独对每片桨叶加载高阶谐波，使得桨毂载荷得到有效抑制，并且已经得到大量试验研究证明。本文的研究目的在于在旋翼气弹模型的基础上进行独立桨叶变距控制仿真，研究振动控制

4、规律；并且加入自适应控制算法，研究IBC自适应控制对桨毂载荷的减振效果。本文首先基于Halmiton变分原理和中等变形梁理论建立桨叶的有限元结构动力学模型，并结合Leishaman-Beddoes非定常气动模型和动态入流模型建立旋翼的气弹模型，从而计算旋翼的桨毂振动载荷。采用3片桨叶模型旋翼，建立独立桨叶变距的控制方程，在旋翼前飞状态下单独加载2阶、3阶、4阶谐波量进行IBC的控制仿真，分析各谐波幅值和相位对减振控制的基本规律。加入带有卡尔曼滤波在线辨识的自适应控制算法，采用局部模型，对独立桨叶变距控制进行单输入单输出闭环控制仿真，采用不

5、同性能函数得出的控制律进行仿真结果比较。采用多输入单输出方法进行IBC自适应控制仿真，研究多个谐波控制量进行同时减振控制的效果。采用多输入多输出方法进行IBC自适应控制仿真，研究对多个桨毂分量进行同时减振的效果。通过控制仿真结果分析可得，对于IBC单独谐波加载下，能够找到最优的谐波幅值和相位组合使得振动载荷降到最低；在单输入单输出系统中加入自适应控制后，减振控制能够实现自动控制，通过调节控制相关参数使得整个控制过程达到较好的稳定性和收敛性。在此基础上，多输入多输出的自适应控制能够实现多个谐波控制量对多个桨毂载荷分量进行同时减振，减振效果能

6、够达到较好的预期。关键词：直升机，减振，独立桨叶控制，卡尔曼滤波，在线辨识，自适应控制I直升机独立桨叶自适应振动控制研究ABSTRACTTherotorvibrationisthemainresourcesofthehelicoptervibration.Inordertoreducethevibrationtoalowerlevel,theactivecontrolapproacheshavebeenwidelydeveloped.Oneoftheapproachesisindividualbladecontrol(IBC),where

7、eachbladecanbecontrolledindependentlymainlybyanactuatorwithhigherharmonicpitch.Itcanreducetherotorhubloadseffectivelywhichhasbeenprovedbymanytestsandexperiments.Thepurposeofthepaperistoconductthesimulationofindividualbladecontrolbasedontheaeroelasticmodelofrotorandstudyth

8、efundamentallawofcontrol.Combinedwithadaptivecontrolalgorithm,thevibrationreductionwithIBCcanbea