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《南京航空航天大学》 2005年
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基于多级磁流变阻尼器的颤振半主动抑制

孙伟  
【摘要】:近年来,基于磁流变阻尼器的振动半主动控制技术取得重要进展,并被应用于土木结构、车辆悬架的振动控制。由于该技术稳定性好、成本低、重量轻、能耗小,从而引起了航空科技界的关注。本学位论文尝试通过磁流变阻尼器来实时调节机翼与操纵面之间的扭转刚度和阻尼,进而改善整个机翼系统的颤振特性。本文的主要学术贡献如下: (1) 提出了多级磁流变阻尼器的概念,其特点是通过改变磁场作用面积来改变阻尼力矩的大小,从而实现了阻尼力矩的分级调节。设计了适用于机翼操纵面结构的多级磁流变阻尼器。基于流变力学建立了多级磁流变阻尼器的输出力矩理论模型,推导了磁场作用面积和输出力矩的函数关系。针对不同激励频率、激励位移和磁场作用面积,通过试验获得了该阻尼器的特性,基于实验数据建立了描述阻尼器动态特性的 BP 神经网络模型。 (2) 针对带有操纵面的三自由度翼段,基于 Theodorsen 非定常气动力模型建立了其气动弹性方程,研究了气动弹性系统的颤振机理。分析了机翼结构的频率比,阻尼比等参数与颤振临界速度和颤振频率之间的关系;探讨了结构参数对颤振形态的影响,从理论上证明通过提高操纵面的转动阻尼比可提高气动弹性系统的颤振临界速度。 (3) 针对上述三自由度翼段设计了抑制操纵面颤振的半主动控制算法。包括常阻尼控制、开关控制、输出反馈次最优控制以及输出反馈次最优关控制。根据机翼模型、非定常气动力模型和磁流变阻尼器建立了气动弹性系统仿真模型,并结合半主动控制算法进行了不同空气速度下的数值仿真分析。仿真结果表明,气动弹性系统模型的颤振临界速度可提高 53.85%。 (4) 基于结构力学、Theodorsen 非定常气动力模型和片条理论建立了大展弦比平直机翼的气动弹性方程。研究了大展弦比平直机翼的颤振机理,分析了大展弦比平直机翼的结构参数对颤振临界速度和颤振形态的影响。从理论上阐述了使用磁流变阻尼器来提高颤振临界速度的可行性。研究了带有多个磁流变阻尼器的大展弦比平直机翼的半主动控制算法,并进行了数值仿真分析。结果表明,半主动控制可以将大展弦比平直机翼的颤振临界速度提高 17.24%。 (5) 设计并实现了带有多级磁流变阻尼器的三自由度翼段模型实验系统,构建了数据采集处理系统、计算机控制系统和阻尼器伺服电源系统,开发了计算机半主动控制软件,并在风洞中进行了三自由度机翼气动弹性系统的半主动控制实验。在不同风速条件下,对颤振半主动控制算法进行了验证,并比较了不同半主动控制算法的控制效果。实验结果表明,半主动控制可以有效地提高气动弹性系统的颤振临界速度,最多可达到 26%。风洞实验与理论分析、数值仿
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:V215.34

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 杨仕福;颤振主动抑制若干问题研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 胡家亮;基于磁流变阻尼器的机翼颤振半主动抑制[D];南京航空航天大学;2007年
【共引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马兴瑞;船舶液压舵机系统中的流体噪声控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李萌;主动式动力消振器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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8 陈思宇;基于磁流变—泡沫金属阻尼器的机床颤振模糊控制系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 李要;稀土超磁致伸缩换能器的动态特性及其应用[D];湘潭大学;2010年
10 路晶晶;基于MR-TMD的某煤制气厂房振动控制研究[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 冷谦;关于利用磁流变液体阻尼器作结构减振控制的研究[D];四川大学;2002年
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4 党育;基础隔震结构耗能及MR智能隔震结构时程分析[D];兰州理工大学;2003年
5 张巍;MR-TMD半主动控制研究及其应用[D];天津大学;2003年
6 李军;智能压电摩擦阻尼器的控制理论与试验研究[D];大连理工大学;2005年
7 井秦阳;大连国贸大厦高层水箱减振控制研究及应用[D];大连理工大学;2005年
8 周智勇;基于磁流变阻尼器的旋翼/机体耦合动稳定性半主动控制研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 祁玉宁;车辆悬架系统用磁流变阻尼器的设计方法研究[D];兰州理工大学;2005年
10 方敏;执行器饱和控制研究[D];山东大学;2007年
【二级引证文献】
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2 路晶晶;基于MR-TMD的某煤制气厂房振动控制研究[D];河南理工大学;2010年
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5 杨仕福;颤振主动抑制若干问题研究[D];南京航空航天大学;2010年
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