改進(jìn)型FXLMS自適應(yīng)結(jié)構(gòu)振動控制算法與翼形結(jié)構(gòu)三維重構(gòu)研究.pdf

1、智能結(jié)構(gòu)又稱靈巧結(jié)構(gòu)，代表著21世紀(jì)材料與結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)新的方向。這種結(jié)構(gòu)不僅具有普通結(jié)構(gòu)所具有的承載能力，而且還具有識別、分析、處理、控制等功能。其在航天器中的應(yīng)用可使飛行器的重量減輕、系統(tǒng)功能增強(qiáng)、性能大大提高。
　　 主動減振智能結(jié)構(gòu)是智能材料結(jié)構(gòu)研究的重要內(nèi)容之一，它利用嵌入結(jié)構(gòu)的傳感元件監(jiān)測結(jié)構(gòu)的振動水平，采用相應(yīng)的控制律實(shí)時(shí)作用于嵌入結(jié)構(gòu)的驅(qū)動器，以改變結(jié)構(gòu)的振動狀態(tài)，達(dá)到自適應(yīng)抑制結(jié)構(gòu)振動的目的，從而提高了結(jié)構(gòu)的性

2、能和安全性，延長了其使用壽命。
　　 本文以大展弦比近空間飛行器機(jī)翼為理想應(yīng)用目標(biāo)，基于壓電元件構(gòu)建主動減振智能結(jié)構(gòu)對象和綜合測控系統(tǒng)，將控制理論與技術(shù)、自適應(yīng)信號處理方法、計(jì)算機(jī)測控技術(shù)、結(jié)構(gòu)振動理論和壓電材料學(xué)結(jié)合起來，對基于自適應(yīng)控制策略的智能結(jié)構(gòu)振動主動控制技術(shù)進(jìn)行了理論方法、實(shí)現(xiàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究。全文可以概括為機(jī)敏材料特性與分析、基于結(jié)構(gòu)振動主動控制的自適應(yīng)濾波控制策略、實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)技術(shù)開發(fā)、實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證、以

3、及振形感知與重建可視化五個(gè)部分，所做的主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　 (1)以柔性懸臂板結(jié)構(gòu)作為受控對象模型，模擬近空間飛行器機(jī)翼結(jié)構(gòu)，結(jié)合自適應(yīng)控制系統(tǒng)開發(fā)，形成了一套智能結(jié)構(gòu)自適應(yīng)抑振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　 (2)分析了壓電元件的基本原理和性能，并在與多種智能材料特性分析比較的基礎(chǔ)上，探討了壓電智能結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)主動控制的優(yōu)越性。
　　 (3)運(yùn)用有限元模態(tài)分析方法對受控系統(tǒng)進(jìn)行振動特性分析，以此作為智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的傳感/

4、驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)配置指導(dǎo)準(zhǔn)則。
　　 (4)研究分析了自適應(yīng)濾波器的基本原理，并在此基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)型的FXLMS算法，對該算法進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)和仿真實(shí)驗(yàn)。明確提出這一方法不盡具有控制修正速率高、對非平穩(wěn)響應(yīng)適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，尤其是算法過程所需要的參考信號可從振動結(jié)構(gòu)中直接提取。
　　 (5)研究了受控結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)建模方法，引入了采用LMS算法的模型通道在線辨識策略。
　　 (6)開發(fā)了基于PCI數(shù)據(jù)采集卡和Visu

5、al C++軟件平臺的壓電智能結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
　　 (7)基于改進(jìn)型的FXLMS算法，構(gòu)建自適應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)平臺，并采用該控制方法對壓電懸臂柔板進(jìn)行了振動主動控制實(shí)驗(yàn)，取得了良好的抑振效果。
　　 (8)研究分析了一種新穎曲面重建方法，并基于此方法結(jié)合OpenGL技術(shù)進(jìn)行機(jī)翼結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)三維重構(gòu)和可視化實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明，該方法不僅重建效果佳，實(shí)時(shí)性好，而且便于技術(shù)上實(shí)現(xiàn)，為實(shí)際結(jié)構(gòu)模型形態(tài)重建進(jìn)行了有益的探索。