可伸缩机翼实验装置控制系统设计及振动控制

摘要

可变形飞行器是指飞行器在飞行过程中可以改变外形，以适应不同的飞行环境和不同的飞行任务，有效实施控制，提高飞行器的机动能力，改善其飞行性能。可伸缩机翼是一种可变形机翼，通过活动翼的外伸和收回改变机翼面积和展弦比，以达到适应环境变化的目的。把可伸缩机翼简化为具有一定轴向运动速度的变长度悬臂梁，首先研究控制系统实现机翼的可伸缩运动，进一步分析机翼伸缩过程的横向振动及控制问题，期望对可伸缩机翼的设计提供指导。首先采用 STC89C52 单片机、交流伺服电机和限位开关设计了振动测试装置的控制系统，在KEIL-C语言环境下编写C语言程序，由STC89C52单片机发送脉冲和方向信号控制交流伺服电机的转速和转向，电机带动齿轮组和丝杠机构使悬臂梁外伸和收回，由限位开关控制悬臂梁的到达位置。其次，由于在不同外伸和收回速度下悬臂梁具有不同的横向振动，采用加速度传感器对悬臂梁伸缩过程中横向振动的加速度进行采集，使用 LMS 数据采集和分析系统对原始数据进行分析处理，与理论结果进行比较。最后，采用数据采集卡将传感器信号采集到MATLAB程序中，对采集的数据使用线性二次型最优控制方法（LQR）建立控制规律，由数据采集卡控制悬臂梁的外伸和收回速度对横向振动进行控制。