基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计.docx

基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计
基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计
摘要：随着航空工业的发展，机翼颤振问题在飞行控制领域中变得越来越重要。本论文提出了一种基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计方法。首先，对机翼颤振问题进行了分析和建模。然后，通过设计滑模观测器来实现对机翼颤振状态的估计。最后，采用主动控制策略来抑制机翼颤振，通过仿真实验验证了该方法的有效性。
关键词：机翼颤振，滑模观测器，主动抑制，仿真实验
1.引言
机翼颤振是指在飞行过程中，机翼受到气动力的作用而产生的振动现象。这种振动不仅会降低飞机的飞行性能和安全性，还会对机身结构产生严重的损坏。因此，研究机翼颤振主动抑制方法具有重要的理论和实际意义。
2.机翼颤振分析和建模
机翼颤振可以分为自由颤振和迫振两种情况。自由颤振是指在一定的工况下，机翼自身固有频率与气动力引起的频率相吻合，进而产生振动现象。迫振是指外界气动力频率与机翼固有频率相吻合，从而引起机翼的振动。在本论文中，我们将主要关注自由颤振情况。
对机翼的颤振进行建模可以采用质点模型或连续弹性力学模型。质点模型通过考虑机翼上的质点之间的相互作用力来描述机翼的振动特性。连续弹性力学模型则通过偏微分方程来描述机翼的弯曲和振动。在本论文中，我们将采用连续弹性力学模型来描述机翼的颤振状态。
3.滑模观测器设计
滑模观测器是一种通过测量系统输出和设计观测器输出之间的误差来估计系统状态的方法。在机翼颤振主动抑制中，滑模观测器可以用来估计机翼颤振状态。
滑模观测器设计的关键是选择合适的滑模面和滑模率。滑模面用来观测系统输出和设计观测器输出之间的误差，滑模率用来调节滑模面的变化速度。在本论文中，我们将采用基于Lyapunov稳定性理论的方法来设计滑模观测器。
4.主动抑制策略设计
主动抑制策略的目标是通过调节机翼的控制力矩或控制面来抑制机翼颤振。在本论文中，我们将设计一种基于滑模观测器的主动抑制策略。
主动抑制策略的关键是选择合适的控制模式和控制策略。在本论文中，我们将采用模态控制策略，即根据机翼颤振模态的特点来选择合适的控制模式和控制策略。
5.仿真实验与结果
为了验证基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计的有效性，我们进行了仿真实验。在实验中，我们使用MATLAB/Simulink软件来建立机翼颤振模型，并采用自行开发的滑模观测器和主动控制策略来抑制机翼颤振。
实验结果表明，基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计可以有效地抑制机翼颤振。通过调节控制力矩或控制面，可以显著降低机翼颤振的振幅和频率，提高飞行性能和安全性。
6.结论
本论文提出了一种基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计方法。通过对机翼颤振分析和建模，设计滑模观测器来估计机翼颤振状态，并采用主动控制策略来抑制机翼颤振。仿真实验的结果表明，该方法能够有效地抑制机翼颤振，提高飞行性能和安全性。在未来的研究中，我们将进一步优化该方法，并进行实际飞行试验来验证其可行性和有效性。
参考文献：
[1]LiuY,DengWH.Studyonadaptivefuzzyslidingmodecontrolforaircraftwingflutter[J].AppliedMechanicsandMaterials,2014,588:539-543.
[2]LiXC,LiHR,YangC.Activefluttersuppressionusingvariablestructurecontrol[A].AerospaceScienceandTechnology[C],2017,63:18-24.
[3]HanS,GuoRK.Adaptivefuzzyslidingmodecontrolforahypersonicaircraftwithflutter[J].JournalofVibrationandControl,2019,25(8):1145-1158.