[发明专利]采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统

说明书

技术领域

本发明公开了一种采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统，属于直升机振动控制技术领域。

背景技术

由于直升机旋翼工作在非对称、非定常气动环境中，造成直升机机体振动水平很高，影响直升机飞行性能。因此，直升机振动控制对提高直升机飞行性能具有非常重要的作用。当前，结构响应主动控制被认为是最具实用价值的直升机振动主动控制新技术，能有效地降低直升机的振动水平。但是，目前直升机振动主动控制系统中常用的惯性作动器或液压作动器由于其附加质量大、工作频带窄、响应速度慢等缺点，大大降低和制约了控制系统的性能和振动控制的效果。

发明内容

本发明公开了一种采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统，压电叠层作动器具有质量轻、工作频带宽、响应速度快等优点，作为高效作动元件能有效地提高直升机振动主动控制系统的性能，并显著提高直升机振动控制的效果。

为实现以上的技术目的，本发明采用以下的技术方案：

一种采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统，包括计算机、数字信号发生器、D/A转换器、低通滤波器、功率放大器、激振器、压电叠层作动器、信号调理器、ICP加速度传感器、DSP嵌入式控制器、压电叠层作动器，其中：计算机输出振动信号，该振动信号经过数字信号发生器进入D/A转换器转换成模拟信号，转换后的模拟信号经过低通滤波器进入功率放大器，经功率放大器过放大后传输到激振器，激振器根据该信号动作产生激励力作用到直升机机体结构，模拟直升机旋翼激励力产生一个振动加速度信号；该振动加速度信号经过ICP加速度传感器依次经信号调理器、低通滤波器、A/D转换器、DSP嵌入式控制器进入到计算机；计算机根据机体振动加速度的大小，输出振动控制信号，该信号经过DSP嵌入式控制器进入D/A转换器转换成模拟信号，该模拟信号经过低通滤波器进入功率放大器进行放大，所述压电叠层作动器接收功率放大器放大后的信号并产生相应的作动力作用到直升机机体结构，控制机体的振动。

进一步的，所述压电叠层作动器是直接安装于直升机机体结构外侧，或借助支撑装置安装于直升机机体结构外侧，或直接安装于直升机机体结构之间。

与现有的采用惯性作动器或液压作动器的直升机振动主动控制系统相比，本发明的采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统具有突出的优点：作动器的附加质量轻、工作频频率范围宽、对指令的响应速度快、跟随控制能力强、振动控制效果好等优点，有效地提高了直升机振动主动控制系统的性能，并显著提高了直升机振动控制的效果

附图说明

图1是本发明的控制系统框图。

图2 压电叠层作动器直接安装于直升机机体结构内示意图。

图3压电叠层作动器借助于支撑安装于直升机机体结构外示意图。

图4压电叠层作动器直接安装于直升机机体结构之间示意图。

图5是单频激励控制点的加速度响应实验效果图。

图6是双频激励控制点的加速度响应实验效果图。

图7是激励幅值改变后的加速度响应实验效果图。

图8是激励相位改变后的加速度响应实验效果图。

图9是激励频率改变后的加速度响应实验效果图。

具体实施方式

以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案，附图非限制性地公开了本发明的采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统。

如图1所示，一种采用压电叠层作动器的直升机结构响应主动控制系统，包括直升机机体结构、计算机、数字信号发生器、D/A转换器、低通滤波器、功率放大器、激振器、压电叠层作动器、信号调理器、ICP加速度传感器、DSP嵌入式控制器，在所述的直升机机体结构上安装有压电叠层作动器，压电叠层作动器的安装可以有多种方式，如直接安装于直升机机体结构内，如图2所示；借助于支撑安装于直升机机体结构外，如图3所示；直接安装于直升机机体结构之间，如图4所示。