后缘小翼智能旋翼振动主动控制优化算法研究

摘要

振动问题是直升机问世以来一直存在并重视的问题，每一次处理振动技术的革新都伴随着直升机工程技术的更新换代。旋翼系统的振动是直升机振动的主要来源，不少学者针对降低旋翼系统的振动水平做出了长期的努力，利用智能材料驱动后缘小翼开展旋翼振动主动控制成为研究热点，并在实验研究中体现出了技术优势和良好效果。在旋翼转动时，小翼按控制律偏移，由此产生了额外气动力和惯性力与基础桨叶动载荷叠加达到降低桨叶及桨毂的振动水平的目的，从而实现对振动水平的控制。
　　本文的研究目的在于建立快速寻优实现最小桨毂振动水平所需的小翼偏转控制操纵计算方法，以提高控制桨毂振动水平的快速响应能力。本文首先建立带有后缘小翼桨叶的旋翼气弹耦合动力学模型，采用大变形桨叶模型处理弹性桨叶的非线性，采用力积法计算桨叶振动载荷，使得以小翼运动为输入，能够得到桨毂的振动输出。然后基于此模型寻找最小振动水平输出对应的最优小翼控制操纵律。本文主要研究对通过频率影响显著的小翼(Nb–1)Ω、NbΩ和(Nb＋1)Ω运动分量上偏转操纵对旋翼系统的振动影响。小翼运动使用多个不同频率的正、余弦函数的偏转幅值表征，因此其控制效果可以通过多维点表示。运用拉丁超立方抽样法生成多个样本点，带入动力学模型得出振动输出。使用径向基函数插值方法根据输入输出推算出动力学模型的代理模型，此代理模型可以在误差允许范围内代替气弹耦合动力学模型，因此能够节约大量的计算时间成本。然后运用粒子群优化算法寻找代理模型对应最小振动的最优输入，即所需的最优小翼运动控制，以达到降低控制律计算量或提高控制仿真效率的目的。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究情况

1.3 本文的研究目的和主要研究内容

第二章 带后缘小翼的旋翼气弹动力学模型

2.1 引言

2.2 定义坐标系

2.3 旋翼动力学方程

2.4 结构模型验证

2.5 旋翼载荷验证

2.6 小翼模型验证

2.7 本章小结

第三章 小翼控制优化方法

3.1 引言

3.2 拉丁超立方抽样

3.3 径向基函数插值方法

3.4 粒子群优化算法

3.5 本章小结

第四章 后缘小翼振动主动控制律计算

4.1 引言

4.2 小翼运动及振动表示方式

4.3 旋翼和桨叶基本参数

4.4 小翼对旋翼配平影响

4.5 代理模型精度分析

4.6 建立粒子群优化过程

4.7 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 本文所做的工作

5.2 本文的创新点

5.3 进一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表论文情况