基于时滞LQR算法的风洞模型振动控制试验研究*

张家昆, 贾振元，刘 昱，刘 巍，刘惟肖，姜雨丰，鲁继文

(大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116023)

风洞试验是飞行器设计开发的重要环节，是研究飞行器模型空气动力学特性的重要手段之一。出于减小对模型周围流场影响的考虑，风洞试验中飞行器模型一般采用尾部支撑的方式。风洞模型通过置于模型尾部的测力天平与支杆相连，支杆固支端和风洞弯刀利用销孔联接，通过调节风洞弯刀的上下移动来控制飞行器模型相对气流迎角大小。风洞模型—测力天平—风洞支杆构成低刚度的悬臂梁系统，在宽频带气动载荷激励以及飞行器模型空气动力学特性的共同作用下，该悬臂梁系统低阶共振被激发，试验时产生低频、大振幅的振动。该振动会导致所测数据不准确，甚至试验被迫中止，因此解决风洞试验中模型振动的控制问题显得尤为重要和迫切。

基于压电陶瓷作动器的振动主动控制是抑制风洞模型振动的有效方法。国内外学者针对该振动控制系统中压电陶瓷作动器的控制方法做了大量的研究。孙华亮等研究了神经网络ERA模型辨识振动系统，并利用神经网络PID实现了自适应振动控制[1]。宋静等提出了混合型迭代学习控制算法，在未知系统具体动力学参数的前提下实现了主动抑制[2]。佘重禧等分别设计了LQG及H∞控制算法，实现了对模型的低频振动控制[3]。聂旭涛等在压电组件嵌入式风洞模型支撑系统振动主动控制仿真中，建立了压电组件嵌入式结构有限元模型，并结合传统PID控制方法，实现了系统主动振动控制仿真[4]。……