直升機(jī)“地面共振”半主動自適應(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”半主動自適應(yīng)控制問題?！暗孛婀舱瘛卑胫鲃涌刂品椒ň哂锌刂颇芎牡?，不需附加作動器，對工況具有適應(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、想的半主動控制器。使用磁流變阻尼器對直升機(jī)“地面共振”實(shí)行半主動自適應(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)“