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时滞加速度反馈下风洞测力试验模型的振动主动控制

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 振动主动控制概况

1.3 时滞加速度反馈控制研究现状

1.4 课题研究的主要内容

第二章 风洞测力系统受迫振动模型

2.1 引言

2.2 ERA模型辨识

2.3 系统输入时滞量

2.4 本章小结

第三章 受迫振动系统时滞加速度反馈控制

3.1 引言

3.2 受迫振动系统的动力学模型

3.3 状态导数极点配置法状态估计

3.4 控制器设计

3.5 本章小结

第四章 基于加速度反馈的卡尔曼状态估计及控制

4.1 引言

4.2 系统动力学模型

4.3 卡尔曼滤波原理

4.4 控制器设计

4.5 数值仿真

4.6 本章小结

第五章 风洞测力模型振动主动控制实验

5.1 引言

5.2 控制试验系统设计

5.3 基于状态导数极点配置法状态估计的控制实验

5.4 基于加速度反馈的卡尔曼滤波状态估计法的控制试验

5.5 本章小结

第六章 结束语

6.1 论文的主要工作与结论

6.2 后续研究工作与展望

参考文献

致谢

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摘要

风洞测力模型通常采用尾部支撑的方式固定于支撑系统上,在吹风实验过程中极易与气流脉动压力产生低频耦合共振。由此引起的大幅位移振动会降低测力实验的数据精度,严重时会导致结构疲劳失效以至破坏。采用常规主动控制方法实现振动抑制的过程中,信号处理或数据传输导致的时滞现象容易引起系统稳定性问题。因此,根据模型低频振动的特点,同时考虑信号采集、传输及数据处理等过程引入的系统时滞,进行振动主动控制研究是有必要的。
  以风洞测力模型为受控对象,设计时滞加速度反馈控制器实现对受控模型的振动抑制。首先通过试验方法对风动测力模型进行辨识处理,得到试验结构的受迫振动数学模型;考虑信号处理过程中由滤波器群时延引入的时滞,应用积分变换将时滞系统转换为等效的无时滞系统;然后针对不同类型的外激励,分别设计了状态导数极点配置状态估计方法和基于加速度反馈的卡尔曼状态估计方法,并根据最优控制理论和广义Moore-Penrose理论设计控制器;并通过数值仿真分别验证两种控制器的减振效果,最后通过风洞测力模型的主动控制试验验证了两种控制器的有效性和实际控制效果,并对控制效果进行对比分析。

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