摘要：针对跨声速风洞试验模型支撑结构,采用压电作动器嵌入支杆,形成一体化主动减振系统来抑制模型在风洞试验过程中的振动。分析了模型支撑结构在风洞试验过程中的振动特性和主动减振系统的控制原理,建立了压电作动器/风洞模型支撑结构相互耦合的动力学模型。在此基础上,采用模态可控性理论及模态价值理论,给出了主动减振结构控制能力的定量描述方法,构建了能够表征系统各受控模态可控性的优化设计目标函数。最后,针对一个简化的风洞试验模型主动减振结构,建立了动力学解析模型,给出了优化设计问题的数学表达和约束指标,并采用遗传算法进行了优化设计研究。结果表明,采用本文给出的方法对主动减振结构进行优化设计,可以在满足约束指标要求前提下,显著提高压电作动器对系统各受控模态的可控性,进而提高系统的减振控制效果。

摘要：提升作动器效率是风洞模型主动减振系统结构设计的首要目标。基于风洞试验、地面模态试验及有限元分析,提取了高速风洞模型尾支撑结构振动特征及振动控制过程中各部件的运动、变形模式,建立了简化的动力学-控制耦合模型,发展了适用于主动减振结构设计的作动器效率表征方法。以双弹性铰链形式的典型主动减振结构为对象,从一组标称设计参数出发,研究作动器效率对弹性铰链的几何、位置及刚度参数敏感性特征,探索提升作动器效率的有效途径。数值仿真结果表明:弹性铰链的几何参数和位置参数对主动减振系统作动器效率影响均呈现非线性、非单调特征;而采用弹性铰链的拉伸刚度和弯曲刚度作为变量,获得的影响规律在主要设计域中呈现近似线性特征,便于进行弹性铰链改进设计。

摘要：In wind tunnel tests,long cantilever stings are usually used to support aerodynamic ***,this kind of sting support system is prone to vibration problems due to its low damping,which limits the test envelope and affects the data *** is shown in many studies that the sting vibration can be effectively reduced by using active sting dampers based on piezoelectric *** paper attempts to review the research progress of piezoelectric vibration control in wind tunnel tests,covering the design of active sting dampers,control methods and wind tunnel *** of all,different design schemes of active sting dampers are briefly introduced,along with the vibration damping ***,a comprehensive review of the control methods for active sting dampers is presented,ranging from classic control methods,like PID control algorithm,to various intelligent control ***,the applications of active sting dampers and controllers in different wind tunnels are summarized to evaluate their vibration damping ***,the remaining problems that need to be solved in the future development of piezoelectric vibration control in wind tunnel tests are discussed.

摘要：针对风洞试验模型系统辨识不准确的问题,利用自适应LMS(least mean square)滤波器模型对跨声速风洞模型进行系统辨识。由于实测信号中存在多模态耦合,为了提高系统辨识精准度,首先对输入输出信号作了FRF(frequency response analysis)分析得到试验模型俯仰方向前两阶模态,其次利用快速Fourier变换进行模态解耦,接着利用自适应LMS滤波器模型、传递函数模型、多项式模型对俯仰方向单模态进行系统辨识,最后得到了基于自适应LMS滤波器模型的俯仰方向一阶、二阶模态滤波器系数。通过对比不同数学模型的输出与输入之间的相关系数和均方误差及辨识结果,表明自适应LMS滤波器模型具有更高的系统辨识精准度和更简洁的数学模型结构。为后续风洞试验模型振动主动控制计算法的设计提供有力支撑。