直升機(jī)“地面共振”半主動(dòng)自適應(yīng)控制.pdf

1、本文研究了應(yīng)用磁流變阻尼器的直升機(jī)“地面共振”半主動(dòng)自適應(yīng)控制問題?！暗孛婀舱瘛卑胫鲃?dòng)控制方法具有控制能耗低，不需附加作動(dòng)器，對(duì)工況具有適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，是限制系統(tǒng)能量發(fā)散、抑制直升機(jī)“地面共振”的理想控制手段。磁流變液在受到磁場作用時(shí)，能在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)由液體變成固體或半固體，呈現(xiàn)可控的粘性力。這種物理狀態(tài)的變化是可逆的，而且僅需很少的控制能量。以磁流變液為工作介質(zhì)制成的阻尼器，性質(zhì)穩(wěn)定，阻尼特性可以在電流（電壓）控制下快速改變，是一種理

2、想的半主動(dòng)控制器。使用磁流變阻尼器對(duì)直升機(jī)“地面共振”實(shí)行半主動(dòng)自適應(yīng)控制，在增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)性的同時(shí)減少了控制功率的消耗，是一種理想的直升機(jī)“地面共振”抑制途徑。 本文的研究以兩條主線展開，第一條主線側(cè)重磁流變阻尼器的應(yīng)用，包括了磁流變阻尼器的設(shè)計(jì)、建模與控制；第二條主線圍繞直升機(jī)“地面共振”的抑制，包括了“地面共振”的線性、非線性穩(wěn)定性分析、期望阻尼函數(shù)的確定及半主動(dòng)控制回路等。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新有： 1.引入了最小二

3、乘等效力概念，將任意電流控制和速度激勵(lì)下的磁流變阻尼器輸出力分解為兩個(gè)不同定常電流控制和相同速度激勵(lì)下的阻尼器輸出力的線性組合。應(yīng)用最小二乘等效力以及與其相關(guān)的磁流變阻尼器輸出阻尼力的線性組合關(guān)系，發(fā)展了一種針對(duì)磁流變阻尼器的包含基模型和擬合方法選擇兩部分的新的建模方法。通過合理組合基模型和擬合方法，簡化磁流變阻尼器模型，為磁流變阻尼器的控制奠定了基礎(chǔ)。 2.研究了磁流變阻尼器的逆（相同激勵(lì)條件下，由輸出阻尼力逆向求解控制量），

4、分析了阻尼器的逆的存在范圍和條件。應(yīng)用自適應(yīng)逆控制策略改變了磁流變阻尼器的輸出特性，使磁流變阻尼器成為一個(gè)以激勵(lì)和期望輸出為輸入的、實(shí)際輸出跟隨期望輸出的提供阻尼力的智能器件。 3.描述了與磁流變阻尼器設(shè)計(jì)有關(guān)的磁流變液的流量方程、阻尼器的結(jié)構(gòu)約束方程和磁路磁場方程。運(yùn)用最優(yōu)化算法確定阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)直升機(jī)磁流變減擺器原理樣件，完成了原理樣件的性能測試。 4.使用機(jī)身平面二自由度、剛性槳葉模型研究直升機(jī)“