改進型FXLMS自適應結構振動控制算法與翼形結構三維重構研究.pdf

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

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翼為理想應用目標，基于壓電元件構建主動減振智能結構對象和綜合測控系統(tǒng)，將控制理論與技術、自適應信號處理方法、計算機測控技術、結構振動理論和壓電材料學結合起來，對基于自適應控制策略的智能結構振動主動控制技術進行了理論方法、實現(xiàn)技術和實驗驗證研究。全文可以概括為機敏材料特性與分析、基于結構振動主動控制的自適應濾波控制策略、實驗平臺構建與實現(xiàn)技術開發(fā)、實驗分析與驗證、以

3、及振形感知與重建可視化五個部分，所做的主要工作和貢獻如下：
　　 (1)以柔性懸臂板結構作為受控對象模型，模擬近空間飛行器機翼結構，結合自適應控制系統(tǒng)開發(fā)，形成了一套智能結構自適應抑振實驗系統(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上，探討了壓電智能結構實現(xiàn)結構主動控制的優(yōu)越性。
　　 (3)運用有限元模態(tài)分析方法對受控系統(tǒng)進行振動特性分析，以此作為智能結構系統(tǒng)的傳感/

4、驅動網(wǎng)絡配置指導準則。
　　 (4)研究分析了自適應濾波器的基本原理，并在此基礎上提出了一種改進型的FXLMS算法，對該算法進行了詳細的推導和仿真實驗。明確提出這一方法不盡具有控制修正速率高、對非平穩(wěn)響應適應能力強的特點，尤其是算法過程所需要的參考信號可從振動結構中直接提取。
　　 (5)研究了受控結構的自適應建模方法，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構振動響應自適應控制系統(tǒng)。
　　 (7)基于改進型的FXLMS算法，構建自適應控制實驗平臺，并采用該控制方法對壓電懸臂柔板進行了振動主動控制實驗，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，并基于此方法結合OpenGL技術進行機翼結構的實時三維重構和可視化實現(xiàn)。仿真結果表明，該方法不僅重建效果佳，實時性好，而且便于技術上實現(xiàn)，為實際結構模型形態(tài)重建進行了有益的探索。