基于壓電纖維復(fù)合材料的懸臂梁扭轉(zhuǎn)控制研究

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1、軍？；；；；－？〇－－－）：：Ｖ馬乂連鍵義葦Ｄ化ＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥ州ＮＯＬＯＧＹＩ福破±享恆巧文ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ／＾＼基于壓電纖維復(fù)合材料的懸臂梁扭轉(zhuǎn)控制研究電氣■工程工程領(lǐng)域作者姓名盛賢君教授指導(dǎo)教師曰朋２０巧年６月爺雜＿＿＿—專業(yè)碩ｉ學(xué)位論文基于壓電纖維復(fù)合材料的懸臂梁扭轉(zhuǎn)控制研究ＴｗｉｓｔＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎＳｔｕｄｏｆｇｙＣａｎ村ｌｅｖｅｒＢｅａｍＢａｓｅｄｏｎＰｉｅｚ

2、ｏｅｌｅｃｔｉｉｃＦｉｂｅｒＣｏｍｐｏｓｈｅｓ作者姓名：張鳳云工程領(lǐng)嫌電氣工程學(xué)號：３１３１３０１４指導(dǎo)教師：盛賢君－－完成日期：２０１５０５０４夫途巧義夫聲ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)值Ｊ性聲明，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文工作所取得的成果。盡我所知，除文中己經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果一同工作

3、的同志對本研究所做的貢獻(xiàn)。與我均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。。若有不實之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任３１疫和度餐ｉ前斜齡急騎梁巧挖據(jù)句研雜Ｖ學(xué)位論文題目：作者簽名：日化年長月日期：？大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩ｊ：學(xué)位論文摘要當(dāng)前，民用和軍事領(lǐng)域都對飛行器提出了更高的要求，要求飛行器能夠在變化很大的＾行環(huán)境（高度、馬赫數(shù)等）和執(zhí)行多種任務(wù)（起降、盤旋、機(jī)動、攻擊等）時始終保持良好的性能—。為此，需要采用變體飛行器技術(shù)利用智能材料或驅(qū)動器，根據(jù)飛行環(huán)境和飛行任務(wù)的變化，相應(yīng)地改變飛行器的外形

4、，使飛行器始終保持最優(yōu)飛行狀態(tài)。而機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)變形是變體飛行器的主要變形方式，對機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)控制是研制變體飛行器一一—必須解決的難題之。本文正是基于這背景，Ｗ機(jī)翼的縮比模型懸臂梁為被控對象，采用壓電纖維復(fù)合材料ＭＦＣ作為驅(qū)動器，研究懸臂梁的扭轉(zhuǎn)控制問題。本文被控對象柔性懸臂梁的主體為樹脂基玻璃纖維的梁肋和蒙皮，扭轉(zhuǎn)變形的驅(qū)動器為４５叫及化的壓電纖維復(fù)合材料ＭＦＣ。此類壓電懸臂梁系統(tǒng)具有遲滯非線性和蠕變非線性特性，同時存在殘余振蕩問題及由于機(jī)電賴合和多體建模引起的模型未知問題。上述因素增加了壓電懸臂梁的建模和扭轉(zhuǎn)控制的難度

5、。針對壓電懸臂梁系統(tǒng)的特性，本文提出了建模及扭轉(zhuǎn)按制的解決方案及實現(xiàn)技術(shù)。首先對遲滯非線性特性建立了改進(jìn)的ＰＩ模型，通過逆補(bǔ)償?shù)姆绞綄崿F(xiàn)了靜態(tài)線性化；避開機(jī)理建模的難題，在階躍測試的基礎(chǔ)上使用Ｐｒｏｎｙ算法辨識出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；直接利用Ｐｒｏｎｙ辨識的參數(shù)，設(shè)計出多模態(tài)輸入整形器，抑制由指令信號引起的振動；針對蠕變特性、外界干擾等因素的影響，設(shè)計了閉環(huán)控制器，將基于改進(jìn)的ＰＩ模型的逆補(bǔ)償控制、多模態(tài)輸入整形器、Ｐ皿控制器和模糊控制器有機(jī)地結(jié)合，設(shè)計了Ｆｕｚｚ－ＰＩＤ－ＩＳ控制器用于壓電懸臂梁扭轉(zhuǎn)定位控制ｙ。基于辨

6、識出的傳遞函數(shù)，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真平臺下進(jìn)行了數(shù)值仿真實驗，對多ＰＩＤ－投控制器和Ｆｕｚｚ－Ｐ－ＩＳ模態(tài)輸入整形器、控制器、ＰＩＤｙＩＤ控制器分別進(jìn)行了仿真，并進(jìn)行了性能分析。設(shè)計了基于ＬａｂＶＩＥＷ軟件開發(fā)平臺的壓電懸臂梁扭轉(zhuǎn)控制的實驗系統(tǒng)，，并將控制算法應(yīng)用于硬件控制。實驗結(jié)果表明逆補(bǔ)償控制能將靜態(tài)正弦跟蹤誤－－差控制在１４％，ＰＩＤＩ１＾下多模態(tài)輸入整形器能有效抑制指令信號激發(fā)的振動，ＦｕｚｚｙＳ控制器在響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)誤差和抑制干擾等方面有很好的控制效果。ＰＩＤ關(guān)鍵詞：壓電梁抵轉(zhuǎn)按制遲滯非線性Ｐｒ

7、ｏｎ辨識糊自整定態(tài)輸；；ｙ；模；多模入整形器－Ｉ－基于巧電纖維復(fù)合材料的懸臂梁扭轉(zhuǎn)控制研究ＴｗｉｓｔＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＳＵｉｄｏｆｙＣａｎｔｉｌｅｖｅｒＢｅａｍＢａｓｅｄｏ打ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＦｉｂｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＡｂ巧ｒａｃｔＡｔｐｒｅｓｅｎｔｃｉｖｉｌａｎｄｍｉｌｉｔａｒｆｉｅｌｄｓｈａｖｅ山ｆｂｒｗａｒｄｈｉｈｅｒｒｅｕｅｓｔｓｏｎａｉｒｃｒａｆｔｓｗｈｉｃｈ，ｙｐｇｑ，ａｓｋｆｏｒｏｏｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉ打ｖａｒｉｏｕｓｅｎｖｉ

8、ｒｏｎｍｅｎｔｓｈｅｉｈｔａｎｄＭａｃｈ打ｕｍｂｅｒｅｔ：ｃ．ｏｒａｖａｒｉｅｔｇｐ（ｇ，）ｙｓｓｎｓａｋｅ－ｏｆｆａｎｄ