[發(fā)明專利]臨近空間飛行器模型的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110033009.9
• 申請(qǐng)日: 2011-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102169328A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉錦;高志遠(yuǎn);黃全振;張合生;姜恩宇;邵勇;易金聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種臨近空間飛行器模型的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括一個(gè)鋁合金外框架(1)、一個(gè)飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)、一套包含多組壓電傳感器(3)的傳感網(wǎng)絡(luò)、一套包含多組壓電作動(dòng)器(4)的作動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、一臺(tái)激振器(5)、多臺(tái)壓電驅(qū)動(dòng)功率放大器(6)、多臺(tái)電荷放大器(7)、一臺(tái)數(shù)字示波器(8)、一塊AD采集卡(9)、一塊DA輸出卡(10)、一臺(tái)計(jì)算機(jī)(11)、一臺(tái)任意函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(12)、以及一臺(tái)信號(hào)功率放大器(13)，其特征在于使用有限元分析手段優(yōu)化傳感網(wǎng)絡(luò)的壓電傳感器(3)和作動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的壓電作動(dòng)器(4)在飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)上的分布式布置；使用橡皮繩將飛行器模型(2)吊裝在鋁合金外框固定架(1)上，使用可調(diào)節(jié)固定夾持裝置將激振器(5)固定于鋁合金外框架(1)上；任意函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(12)與信號(hào)功率放大器(13)相連接，信號(hào)功率放大器(13)連接至激振器(5)，激振器(5)通過(guò)連桿與飛行器模型(2)連接，對(duì)飛行器模型(2)施加激勵(lì)；多組壓電傳感器(3)與電荷放大器(7)連接，電荷放大器(7)與AD采集卡(9)連接，DA輸出卡(10)與壓電驅(qū)動(dòng)功率放大器(6)連接，壓電作動(dòng)器(4)與壓電驅(qū)動(dòng)功率放大器(6)連接；粘貼在飛行器模型(2)上的多組壓電傳感器(3)檢測(cè)到結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)電荷放大器(7)的調(diào)理，輸出到以PCI接口連接到計(jì)算機(jī)(11)的高速AD采集卡(9)，其后依照相應(yīng)的控制策略運(yùn)算產(chǎn)生期望的多路控制信號(hào)，通過(guò)以PCI接口連接到計(jì)算機(jī)(11)的DA輸出卡(10)輸出，并經(jīng)壓電驅(qū)動(dòng)功率放大器(6)放大，輸出到各組壓電作動(dòng)器(4)，從而對(duì)飛行器模型(2)產(chǎn)生控制作用力，實(shí)現(xiàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)抵消，以達(dá)到主動(dòng)消除或降低飛行器模型振動(dòng)響應(yīng)的目的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨近空間飛行器模型的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述鋁合金外框架(1)能夠安裝或吊裝激振器(5)，并具有很高的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性：其匹配的角件、T型螺栓、T型螺母和斜撐角件，均選擇與鋁合金型材相配的標(biāo)準(zhǔn)件，通過(guò)角件和T型螺栓螺母搭建框架自由靈活，通過(guò)螺栓連接可以在型材框架上連接其他結(jié)構(gòu)，易于激振器(5)位置的調(diào)整，并且可同時(shí)采用多個(gè)激振器(5)對(duì)飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)施加振動(dòng)激勵(lì)，從而可開(kāi)展復(fù)雜外擾下的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，通過(guò)斜撐桿件和斜撐角件連接，大大增強(qiáng)框架的剛度和穩(wěn)定性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨近空間飛行器模型的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述使用有限元分析手段優(yōu)化壓電傳感器(3)和壓電作動(dòng)器(4)分布得到最優(yōu)位置，在表面使用AB膠水分布式粘貼多組壓電傳感器(3)壓電與作動(dòng)器(4)分別構(gòu)成壓電傳感網(wǎng)絡(luò)和壓電作動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，適用于多種控制策略的實(shí)驗(yàn)要求，能夠完成各種多輸入多輸出控制算法有效性和實(shí)用性驗(yàn)證。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨近空間飛行器模型的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述高速AD采集卡(9)和DA輸出卡(10)能夠滿足各種多輸入/多輸出控制以及在線實(shí)時(shí)辨識(shí)要求，方便采用各種編程語(yǔ)言操作，且支持圖形化的Matlab?Simulink以及Labview編程。

5.一種采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨近空間飛行器模型的振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法，其特征在于操作步驟如下：

(1)?調(diào)整飛行器模型(1)吊裝高度和位置，將激振器(5)和飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)相連接；

(2)?啟動(dòng)任意函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(12)，并設(shè)置激振信號(hào)的頻率和幅值；

(3)?啟動(dòng)激振器(5)，對(duì)飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行激振；

(4)?開(kāi)啟電荷放大器(7)、數(shù)字示波器(8)及計(jì)算機(jī)(11)，獲取飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)；

(5)?開(kāi)啟壓電驅(qū)動(dòng)功率放大器(6)；

(6)?選擇控制算法，并啟動(dòng)控制；

(7)?從計(jì)算機(jī)(11)或使用示波器觀測(cè)飛行器模型(2)框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果。