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基于磁流变原理的飞机起落架减振器最优控制研究

白玉  
【摘要】: 磁流变减振器具有结构简单、响应快、能耗低、可靠性高、阻尼力可调节范围大等优点,在汽车减振系统、建筑物防风防震、海洋平台减振等诸多领域已取得了一定的应用成果,其在飞机起落架减振系统中亦有广泛的应用前景。本文就磁流变减振器应用于起落架减振系统时的控制器设计、滑跑仿真以及振动台实验实现等问题进行了探讨和研究。 本文首先分析了起落架磁流变减振器力学性能和阻尼力计算公式。然后,以经典最优控制理论为基础,结合理论分析,设计了一种电流连续实时可调的最优控制算法。该算法通过调节磁流变减振器线圈中的电流,来调节磁流变减振器中磁场的大小,使减振器能够产生实时可变的阻尼力,达到有效地控制该减振器的目的。 其次,为了模拟起落架减振器在滑跑过程中的动态响应,分别在不同的跑道模型激励下,利用MATLAB软件对该减振器在被动控制和最优控制下的位移、加速度响应进行了对比仿真计算。仿真结果表明:与不通电情况下的被动控制相比较,本文所设计的最优控制算法能极大地发挥磁流变减振器阻尼力可调的优点,有效地抑制结构的位移和加速度反应,取得良好的控制效果。 最后,利用C++语言,在工业控制计算机上编写了最优控制程序。在不同外界激励的作用下,分别针对被动控制和最优控制在电液振动台上进行了减振器模拟滑跑实验研究。实验结果表明:与被动控制相比较,基于磁流变减振器的最优控制算法非常有效,对结构的位移和加速度反应均有明显的抑制。该减振器应用于起落架减振系统时,能大大提高飞机安全性和舒适型。


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