超大型风力机叶片颤振抑制研究进展

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作者 廖唯良 张明明 +2 位作者 杨建军 凡友华 邓燕飞 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期556-566,共11页

基于降本增效、平价上网等因素的考量,风力机的大型化趋势日益凸显,叶片长柔化带来的颤振加剧现象引发叶片疲劳增加、机组寿命下降等一系列问题。为缓解叶片颤振导致的机组各部件寿命下降、提升风轮运转平稳性,在超大型风力机颤振问题... 基于降本增效、平价上网等因素的考量,风力机的大型化趋势日益凸显,叶片长柔化带来的颤振加剧现象引发叶片疲劳增加、机组寿命下降等一系列问题。为缓解叶片颤振导致的机组各部件寿命下降、提升风轮运转平稳性,在超大型风力机颤振问题的基础上,围绕风力机叶片综述国内外各颤振抑制技术的发展历程及研究现状,分析颤振产生对风力机安全性和性能的影响,介绍不同颤振抑制技术的特点、适用范围及对风力机动态响应和稳定性的改善程度,总结目前主要的研究成果和存在的挑战,并对未来的研究方向进行展望,以期为叶片颤振抑制研究持续发展、风力机的大型化进程提供参考。 展开更多

关键词 大型风力机 长柔叶片 气弹稳定性 颤振抑制 主动控制 被动控制

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机翼/外挂颤振主动抑制实验研究 被引量：6

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作者 陈桂彬 邹丛青 +1 位作者 曹奇凯 唐长红 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第4期1-8,共8页

介绍了机翼/外挂系统颤振主动抑制实验的全过程,包括对于模型固有动特性的实验分析、颤振主动抑制系统的调试、以及风洞实验三个阶段。风洞实验在3m×3m低速风洞进行。实验目的是对基于三种不同原理设计的控制律进行验证,并对颤振... 介绍了机翼/外挂系统颤振主动抑制实验的全过程,包括对于模型固有动特性的实验分析、颤振主动抑制系统的调试、以及风洞实验三个阶段。风洞实验在3m×3m低速风洞进行。实验目的是对基于三种不同原理设计的控制律进行验证,并对颤振主动抑制系统进行实验研究。结果表明:所设计的控制律能有效地抑制颤振。经实验验证,控制律的理论计算与实验结果相符。实验系统工作可靠,重复性好。 展开更多

关键词 机翼 颤振 主动抑制 外挂系统

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基于滑模观测器的机翼颤振主动抑制设计 被引量：2

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作者 宋晨 王诗其 杨超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1098-1104,共7页

颤振主动抑制(AFS)是国际上普遍推崇的颤振问题解决方案,对现代飞行器设计具有重要意义。基于国际上滑模观测器的二维机翼AFS应用,以双后缘控制面真实机翼模型为对象,发展一种低阶滑模观测器的三维机翼AFS设计方法。该观测器性能优越、... 颤振主动抑制(AFS)是国际上普遍推崇的颤振问题解决方案,对现代飞行器设计具有重要意义。基于国际上滑模观测器的二维机翼AFS应用,以双后缘控制面真实机翼模型为对象,发展一种低阶滑模观测器的三维机翼AFS设计方法。该观测器性能优越、特点鲜明,但传统的设计流程繁琐,限制了其在高阶模型对象上的使用。本文借助线性二次型高斯(LQG)方法中的最优滤波器增益矩阵,提出一种简化的滑模观测器设计流程。结合气动弹性物理背景,使本文方法理论上能够应用于实践。算例对比分析结果表明,本文方法比LQG方法具有更好的抵抗噪声能力。 展开更多

关键词 气动弹性 颤振主动抑制(afs) 线性二次型最优控制 滑模控制 滑模观测器

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采用分布式压电驱动器升力面的颤振主动抑制 被引量：6

4

作者 陈伟民 管德 +1 位作者 诸德超 李敏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期756-763,共8页

对采用分布式压电驱动器升力面的颤振主动抑制进行了理论与试验研究.应用 LQG最优控制法设计了主动控制律,在控制律降阶时提出了平衡实现与LK法结合使用的新途径,在对不定常气动力进行有理函数拟合时对LS法进行了改进.试验中利用激光测... 对采用分布式压电驱动器升力面的颤振主动抑制进行了理论与试验研究.应用 LQG最优控制法设计了主动控制律,在控制律降阶时提出了平衡实现与LK法结合使用的新途径,在对不定常气动力进行有理函数拟合时对LS法进行了改进.试验中利用激光测速仪非接触测量模型的速度响应并在地面共振试验中用压电驱动器激振模型.颤振风洞试验结果表明,理论计算合理并与试验结果吻合良好. 展开更多

关键词 分布式 压电驱动器 升力面 颤振主动抑制 风洞实验

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基于超声电机作动器的翼段颤振主动抑制 被引量：18

5

作者 于明礼 胡海岩 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期418-425,共8页

研究采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制。首先,通过实验获得超声电机的频率响应,经过非线性最小二乘法进行物理参数识别,建立了超声电机作动器的传递函数模型。然后,设计了具有控制面的翼段颤振实验模型,建立了机... 研究采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制。首先,通过实验获得超声电机的频率响应,经过非线性最小二乘法进行物理参数识别,建立了超声电机作动器的传递函数模型。然后,设计了具有控制面的翼段颤振实验模型,建立了机翼-控制面的三自由度气动弹性方程,设计了输出反馈的次最优控制律。数值仿真和风洞试验结果表明,以超声电机作为控制面作动器可以有效地抑制机翼颤振,并将颤振临界速度提高了13.4%。 展开更多

关键词 颤振主动抑制 超声电机 风洞试验 数值仿真

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主动气动弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓研究 被引量：22

6

作者 吴志刚 杨超 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期32-35,38,共5页

多输入 /多输出系统的颤振主动抑制与阵风减缓是主动气动弹性机翼技术的重要研究方面。以一个带有两个后缘控制面的三角机翼风洞模型为研究对象 ,采用LQG/奇异值控制理论设计颤振主动抑制与阵风减缓的鲁棒控制律 ,对组成的闭环系统进行... 多输入 /多输出系统的颤振主动抑制与阵风减缓是主动气动弹性机翼技术的重要研究方面。以一个带有两个后缘控制面的三角机翼风洞模型为研究对象 ,采用LQG/奇异值控制理论设计颤振主动抑制与阵风减缓的鲁棒控制律 ,对组成的闭环系统进行控制仿真。并从闭环稳定特性、阵风响应减缓效果、作动器功率需求和控制律的降阶四个方面提出评价指标 ,对闭环系统进行工程特性评估。结果表明 。 展开更多

关键词 飞机设计 气动弹性 气动伺服弹性 主动气动弹性机翼 颤振主动抑制 LQG控制

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颤振主动抑制系统鲁棒控制律初探 被引量：6

7

作者 何景武 邹丛青 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第2期10-15,共6页

应用鲁棒稳定性理论，对颤振主动抑制系统进行了分析研究．通过分析和计算气动弹性闭环系统回差矩阵的最小奇异值，判定系统的稳定特性及系统抗扰动的不灵敏特性．文中以一小展弦比机翼／外挂颤振主动抑制系统模型为例，进行了分析和计... 应用鲁棒稳定性理论，对颤振主动抑制系统进行了分析研究．通过分析和计算气动弹性闭环系统回差矩阵的最小奇异值，判定系统的稳定特性及系统抗扰动的不灵敏特性．文中以一小展弦比机翼／外挂颤振主动抑制系统模型为例，进行了分析和计算，并应用约束变尺度法，对控制律重新进行了综合优化设计，使得该系统的稳定裕度、抗扰动的不灵敏性及低速稳定性有所改善． 展开更多

关键词 颤振 鲁棒性 颤振主动抑制 飞机 机翼

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采用分布式压电驱动器的翼面热颤振主动抑制 被引量：2

8

作者 惠俊鹏 杨超 杨勇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2644-2650,共7页

高超声速气动加热会严重影响飞行器结构的颤振特性,本文开展了采用分布式压电驱动器的热颤振主动抑制方法研究。以某飞行器小展弦比翼面为研究对象,进行了常温和热载荷边界条件下的结构振动和颤振分析。在此基础上,对频域非定常气动力... 高超声速气动加热会严重影响飞行器结构的颤振特性,本文开展了采用分布式压电驱动器的热颤振主动抑制方法研究。以某飞行器小展弦比翼面为研究对象,进行了常温和热载荷边界条件下的结构振动和颤振分析。在此基础上,对频域非定常气动力进行有理函数拟合,建立包含压电驱动器的翼面耦合结构系统状态空间形式的运动方程;对典型热载荷边界条件下的被控对象设计颤振主动抑制控制律,分别设计出LQG及PID控制器;对比分析了系统开、闭环颤振特性。结果表明,通过主动控制律的实施,达到了热颤振主动抑制的目的,验证了这种颤振主动抑制方法的有效性。 展开更多

关键词 热气动弹性 热颤振 高超声速 颤振主动抑制 压电驱动器

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带有传动机构的翼段颤振半主动抑制 被引量：1

9

作者 孙伟 翁建生 胡海岩 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期422-426,共5页

尝试了将磁流变阻尼器安装于机翼操纵面传动机构上的布局 ,并由此建立了非定常气动力下机翼 -操纵面-传动机构的气动弹性动力学方程 ,利用 on-off控制算法对系统进行颤振抑制 ,并且研究了控制延迟时间、控制电压以及阻尼器滞回宽度等参... 尝试了将磁流变阻尼器安装于机翼操纵面传动机构上的布局 ,并由此建立了非定常气动力下机翼 -操纵面-传动机构的气动弹性动力学方程 ,利用 on-off控制算法对系统进行颤振抑制 ,并且研究了控制延迟时间、控制电压以及阻尼器滞回宽度等参数对控制效果的影响。计算机仿真结果表明 ,控制延迟时间和控制电压对颤振临界速度有较明显的影响 ,而阻尼器的滞回宽度的影响不大 ,在本文的阻尼器安装布局和控制策略下 ,系统的颤振临界速度至少提高了 1 7% 展开更多

关键词 传动机构 颤振 半主动抑制 机翼操纵面 磁流变阻尼器

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采用非定常涡气动力理论的非线性颤振主动抑制仿真研究 被引量：2

10

作者 欧阳绍修 谷迎松 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第8期1060-1064,共5页

针对带后缘操纵面的二元机翼系统,采用非定常涡气动力理论建立了相应的气动弹性运动方程。对俯仰自由度存在迟滞型非线性刚度环节的情况,以后缘操纵面作为控制面,进行了非线性颤振主动抑制仿真。研究结果表明,对机翼颤振的抑制效果明显... 针对带后缘操纵面的二元机翼系统,采用非定常涡气动力理论建立了相应的气动弹性运动方程。对俯仰自由度存在迟滞型非线性刚度环节的情况,以后缘操纵面作为控制面,进行了非线性颤振主动抑制仿真。研究结果表明,对机翼颤振的抑制效果明显,所用非定常涡气动力理论适于进行非线性颤振的主动抑制仿真研究。 展开更多

关键词 非定常涡方法 颤振主动抑制 非线性 仿真

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碰撞阻尼器对机翼/外挂系统颤振半主动抑制分析

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作者 胡卫兵 赵令诚 《振动与冲击》 EI CSCD 1997年第2期31-33,共3页

本文在碰撞阻尼器引入机翼/外挂系统的基础上,分析了碰撞间隙对机翼/外挂系统颤振速度的影响,建立了半主动抑制颤振模型,用增益调度控制方法对带碰撞阻尼器的机翼/外挂系统进行反馈控制。结果表明,机翼/外挂系统颤振速度大大提高。

关键词 颤振 半主动抑制 碰撞阻尼器 减振装置 飞机

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颤振主动抑制系统开环模型的降阶和参数摄动 被引量：1

12

作者 何锃 顾松年 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第1期21-30,共10页

本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围... 本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围内,与全阶模型非常接近;故可用来进行AFSS其他项目的设计和分析。 展开更多

关键词 非定常气动力拟合 颤振 主动抑制系统 开环模型 降阶模型 参数摄动误差 飞机

全文增补中

体自由度颤振主动抑制的多输入/多输出自抗扰控制律设计 被引量：8

13

作者 沐旭升 邹奇彤 +1 位作者 黄锐 胡海岩 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期910-920,共11页

提出了一种新颖的抑制体自由度颤振(BFF,Body Freedom Flutter)的多输入/多输出(MIMO,Multiple Input/Multiple Output)控制律设计方法。该控制律将受控对象的不确定因素作为"未知扰动",通过受控对象的输入/输出关系对其进行... 提出了一种新颖的抑制体自由度颤振(BFF,Body Freedom Flutter)的多输入/多输出(MIMO,Multiple Input/Multiple Output)控制律设计方法。该控制律将受控对象的不确定因素作为"未知扰动",通过受控对象的输入/输出关系对其进行估计并给予补偿,最后综合出具有高鲁棒性的MIMO输出反馈控制律。为了验证所提出的控制律设计方法对于BFF抑制的有效性,选择一大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,分别以机身升降舵与机翼外侧副翼为控制输入,飞机刚体俯仰率和翼尖加速度为反馈信号来设计MIMO自抗扰控制器。对闭环系统根轨迹分布、闭环时域仿真和闭环系统最小奇异值等进行了数值仿真,结果表明该MIMO自抗扰控制律设计方法能有效提高飞机BFF临界速度,可将飞翼布局无人机的BFF颤振临界速度提高约45.3%,并且具有很高的鲁棒性。 展开更多

关键词 气动弹性力学 颤振主动抑制 飞翼布局飞行器 体自由度颤振 自抗扰控制器

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一种弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓方法 被引量：3

14

作者 刘祥 孙秦 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期804-810,共7页

由于航空器的弹性性质,飞行过程中飞行参数的不断变化会引发运动稳定性和阵风响应特性的改变。在设计颤振主动抑制或阵风减缓控制器的过程中,以某一飞行状态为基础设计出的控制律往往不能保证在一定飞行参数范围内的性能。针对此问题,... 由于航空器的弹性性质,飞行过程中飞行参数的不断变化会引发运动稳定性和阵风响应特性的改变。在设计颤振主动抑制或阵风减缓控制器的过程中,以某一飞行状态为基础设计出的控制律往往不能保证在一定飞行参数范围内的性能。针对此问题,首先通过非定常气动力有理拟合方法建立时域连续阵风响应状态空间方程,再考虑模型随马赫数和动压的变化特性建立线性参数变化(LPV)模型。最后以线性参数变化模型为基础构造了包含动压和马赫数参数不确定性的线性分式变换模型,并设计了机翼颤振主动抑制与阵风减缓鲁棒控制器。结果表明,对于算例机翼,其在马赫数0.5~0.7范围内的颤振动压平均增大10%,且在飞行参数不断变化的时域仿真中,翼尖过载的均方根值降低51.4%。 展开更多

关键词 非定常气动力 线性参数变化模型 鲁棒控制 颤振主动抑制 阵风减缓

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基于MCS自适应算法的机翼颤振主动抑制

15

作者 罗剑波 姜长生 《航空兵器》 2008年第3期19-22,共4页

为了有效抑制空间飞行器机翼颤振,探求一种具有良好抗内外扰动性能的自适应控制器,分析了最小控制综合算法MCS(Minimal Control Synthesis Algorithm)的基本原理及其优点。针对三自由度二元机翼颤振模型特点和振动工程领域的控制要求,... 为了有效抑制空间飞行器机翼颤振,探求一种具有良好抗内外扰动性能的自适应控制器,分析了最小控制综合算法MCS(Minimal Control Synthesis Algorithm)的基本原理及其优点。针对三自由度二元机翼颤振模型特点和振动工程领域的控制要求,将其改进运用到机翼的颤振主动抑制上来,并利用Matlab软件仿真控制系统。仿真结果表明,MCS算法能够使被控对象快速跟踪理想参考模型的输出,系统具有较强的抗突风和测量噪声扰动的能力,能快速抑制机翼的颤振。 展开更多

关键词 最小控制综合算法 颤振 主动抑制 自适应控制 机翼

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利用双目标优化寻求颤振抑制控制律 被引量：3

16

作者 唐长红 邹丛青 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第2期56-64,共9页

本文对一个三角机翼/外挂系统的颤振主动抑制进行了系统的研究。在理论上,对如何应用现代控制理论设计优化控制律进行了探讨;对非定常气动力拟合的Pade矩阵近似作了改进;提出了用理想极点和二次型性能指标进行双目标优化来确定加权矩阵... 本文对一个三角机翼/外挂系统的颤振主动抑制进行了系统的研究。在理论上,对如何应用现代控制理论设计优化控制律进行了探讨;对非定常气动力拟合的Pade矩阵近似作了改进;提出了用理想极点和二次型性能指标进行双目标优化来确定加权矩阵的思想;在实现上,用状态观测器和单秩法极点配置两种方法设计了输出反馈控制律。风洞实验结果表明:用本文的方法所综合的控制律是合适有效的,成功地使机翼/外挂系统的颤振速度提高了15.7％,与理论计算结果吻合良好。 展开更多

关键词 颤振 主动抑制 控制律 机翼

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二元机翼颤振抑制的次最优控制 被引量：2

17

作者 许进林 姜长生 《航空兵器》 2009年第6期17-21,共5页

非刚性机翼的颤振是其从气流中吸收能量引起的一种自激振荡。颤振的后果往往是灾难性的。本文采用超声电机作为作动器来实现含控制舵面的二元机翼的颤振主动抑制。首先设计了带有控制面的二元机翼颤振模型,建立了超声电机作动器的传递... 非刚性机翼的颤振是其从气流中吸收能量引起的一种自激振荡。颤振的后果往往是灾难性的。本文采用超声电机作为作动器来实现含控制舵面的二元机翼的颤振主动抑制。首先设计了带有控制面的二元机翼颤振模型,建立了超声电机作动器的传递函数模型。在此基础上推导出机翼-控制面的三自由度气动弹性状态空间方程,并根据输出反馈设计了次最优控制律。数值仿真结果表明,次最优控制可以有效地提高颤振速度并抑制颤振的发生。 展开更多

关键词 超声电机 二元机翼 颤振主动抑制 次最优控制 数值仿真

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机器人加工系统及其切削颤振问题研究进展 被引量：25

18

作者 王战玺 张晓宇 +2 位作者 李飞飞 张顺琦 秦现生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第14期147-155,188,共10页

采用工业机器人加工系统来实现航空、航天等领域的装配现场加工,是非常有效的技术途径。由于机器人加工系统的整体刚度过低,在实际加工过程中较易自激产生颤振现象,造成加工失效甚至断刀现象,是当前机器人加工系统应用研究需要解决的技... 采用工业机器人加工系统来实现航空、航天等领域的装配现场加工,是非常有效的技术途径。由于机器人加工系统的整体刚度过低,在实际加工过程中较易自激产生颤振现象,造成加工失效甚至断刀现象,是当前机器人加工系统应用研究需要解决的技术难题。通过对国内外先进机器人加工系统的研究综述,重点分析机器人加工系统的主要特点及切削颤振问题,以机器人加工系统的刚度模型和动力学模型为理论基础,以期进一步揭示机器人加工系统切削颤振机理。为提高机器人加工系统的加工精度和动静态性能而设计出更适合的切削颤振主动抑制技术,并对有待进一步解决的问题以及未来的研究方向进行了讨论与展望。 展开更多

关键词 机器人加工系统 切削颤振 刚度模型 动力学模型 主动抑制

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二维翼段颤振的H_∞控制 被引量：12

19

作者 于明礼 文浩 胡海岩 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期326-330,共5页

针对采用超声电机作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制,通过分析计算与实验相结合的方法,建立了考虑沉浮、俯仰方向阻尼不确定性和作动器模型误差的控制系统模型,设计了H∞控制器。对控制过程进行数值仿真之后,通过风洞实验对控制... 针对采用超声电机作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制,通过分析计算与实验相结合的方法,建立了考虑沉浮、俯仰方向阻尼不确定性和作动器模型误差的控制系统模型,设计了H∞控制器。对控制过程进行数值仿真之后,通过风洞实验对控制器的实际控制效果进行了验证。结果表明,H∞控制器可有效地抑制颤振的发生,将颤振临界速度提高了23.4%,远远优于次最优控制。 展开更多

关键词 颤振主动抑制 H∞控制 超声电机

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数字滤波器群时延对颤振控制系统稳定性的影响 被引量：2

20

作者 于明礼 胡海岩 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期153-159,共7页

针对二维翼段颤振抑制系统,研究数字滤波器群时延对系统稳定性的影响。风洞试验表明,当数字滤波器群时延较大时,即使在较低风速下,系统也会不稳定。在稍高于颤振临界速度的风速下抑制颤振时,受控振动会先衰减,然后再产生低频小幅自激振... 针对二维翼段颤振抑制系统,研究数字滤波器群时延对系统稳定性的影响。风洞试验表明,当数字滤波器群时延较大时,即使在较低风速下,系统也会不稳定。在稍高于颤振临界速度的风速下抑制颤振时,受控振动会先衰减,然后再产生低频小幅自激振动。通过理论分析和数值仿真,对这一现象做出了解释。数值仿真和风洞试验结果均表明,系统失稳后产生的自激振动与数字滤波器群时延量有关,随着时延量增大,发散速度变快,振动频率和振动幅值也会相应增加。 展开更多

关键词 颤振主动抑制 群时延 数字滤波器 时滞 稳定性

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