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

【摘要】：旋翼/机体耦合动稳定性问题是直升机最复杂的动力学问题。为提高旋翼/机体耦合动稳定性,常在旋翼桨叶根部安装各种被动式减摆器。但这些减摆器很难满足直升机不同工作状态下对减摆器阻尼的不同需求。因此,选择一种阻尼可控的减摆器用于控制旋翼/机体耦合动稳定性,一直是直升机动力学设计所研究的热点问题。 本文选择磁流变阻尼器的非线性滞回模型作为磁流变减摆器的数学模型。基于多体动力学的矢量方法,建立了适用于多种工作状态的带磁流变阻尼器的旋翼/机体耦合动稳定性分析模型。取消以往建模所采用的小位移假设,计入了动力入流的影响。经与卡尔曼“平面模型”进行对比,并将在南航直升机研究所旋翼/机体耦合试验台上进行的孤立旋翼悬停试验结果与仿真结果进行的对比,验证了本文采用的建模及分析方法是正确的。在此基础上对该试验台进行了仿真分析,确定了“地面共振”临界转速。 研究了带磁流变阻尼器的旋翼/机体耦合动稳定性的半主动控制方法。基于对模糊控制的研究,建立了两个模糊控制器和一个开-关控制与模糊控制策略相结合的控制器。分别在旋翼台的动不稳定区进行了控制仿真,结果表明三种控制器均可提高旋翼/机体耦合的动稳定性裕度,体现出了按需提供阻尼的优点。第三个控制器与前两个相比,在采样频率较低时控制效果差,消耗的能量多;在一定范围内提高采样频率后,控制效果较好,消耗的能量也较少。