SMA驱动变体机翼后缘精确控制研究.pdf

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1、2013正7月机械科学与技术July2013第32卷第7期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVo1．32No．7SMA驱动变体机翼后缘精确控制研究李扬，朱倩，徐志伟(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京210016)李扬摘要：对基于形状记忆合金(SMA)驱动器的变体机翼后缘结构进行了设计分析与精确控制研究。经过详细准确的计算分析，确定了SMA的规格和布局方案，然后在CATIA软件中建立实体模型并通过数控加工得到变体机翼后缘模型；

2、设计了基于数字信号处理(DSP)的测控系统，采用分段控制和PID控制相结合的控制策略，分别对变体机翼后缘第三旋转关节结构和整体结构的偏转进行了精确控制实验，结果表明偏转角度最大误差小于4％，响应时间小于6．7S，初步实现了变体后缘偏转的精确控制。关键词：变体机翼；后缘结构；形状记忆合金；数字信号处理器；PID算法中图分类号：TB124文献标识码：A文章编号：1003—8728(2013)07-1001-05ResearchonthePreciseControloftheMorphingWingTrailingEdge

3、ActuatedbySMALiYang，ZhuQian，XuZhiwei(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NamingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Naming210016)Abstract：Thetrailingedgeofmorphingwingactuatedbyshapememoryalloy(SMA)isdesignedandpreciselycontrolled．Af

4、teradetailedandaccuratecomputationalanalysistodeterminetheSMAspecificationsandlayoutpro—grams，asolidmodeliscreatedinCATIAandthestructuresofthetrailingedgeofmorphingwingareproducedbythenumericalcontrolmachining．UsingthecontrolstrategywhichcombinesSegmentationcon

5、trolandPIDcontrol，theDSPmeasurementandcontrolsystemisdesigned．Thecontrollingexperimentsoftrailingedgestructureareac—complished。includingthethirdrotaryiointstructureandtheoverallstructure．Theresultsshowedthatthemaxi—mumdeflectionerroriSlessthan4％andtheresponseti

6、meiSlessthan6．7seconds．theprecisecontrollingofthemorphingtrailingedgeispreliminaryrealized．Keywords：control；responsetime(controlsystems)；variablestructurecontrol；morphingwa‘ng；trailingedge；shapememoryefect；precisecontrol；distalsignalprocessors；PIDalgorithm变体飞行器

7、是指能够根据飞行任务和外界环境机构都进行了多年的研究，并取得了大量的研究成的变化，相应地改变外形，始终保持最优飞行状态。果[】]。从国外较成功的变体机翼设计案例可以看对于变体飞行器的研究，国内外的很多学者和研究出，由于实际机翼结构的整体刚度和强度上的要求，以及控制机翼变形所需要的能量上考虑，工程收稿日期：2012—05—02上比较可行的变体机翼设计途径是采用可变前后缘基金项目：国家自然科学基金重点项目(50830201)，国家自然科学变体机翼方案。基金重大研究计划(90716003)和江苏高校优势学科建设在众多的变体

8、机翼结构中，形状记忆合金工程项目资助(shapememoryalloy)因其具有功率重量比高、动作作者简介：李扬(1988一)，硕士研究生，研究方向为智能材料与结构，liyang@nuaa．edu．cn；徐志伟(联系人)，教授，博士生柔顺平滑、无噪声、控制简单和易于小型化等优点，导师，zhwxu@nuaa．edu．ca成为变体机翼驱动器的首选之