飞行器颤振的不确定性试验建模及鲁棒抑制研究

颤振是影响飞行器飞行安全的重要因素，颤振主动控制是解决飞行器颤振的有效途径。然而，缺乏可靠的建模方法已成为阻碍颤振主动控制发展与应用的重要原因。本项目以复杂颤振问题为研究对象，将系统开展颤振的不确定性试验建模及鲁棒控制研究。具体内容包括：试验信号设计与低信噪比振动信号的数据处理研究；针对颤振动力学系统的不确定性，非线性以及时变性，开展颤振不确定性试验建模方法研究，并提出可行的模型验证方法；在不确定模型基础上，设计颤振鲁棒抑制系统，提高飞行颤振边界；最后，依靠飞行试验和风洞试验分别验证不确定性建模方法和鲁棒抑制效果。本项目旨在为颤振主动控制提供一种新的可靠的不确定性试验建模方法，以期最大限度的减少各种不确定因素、非线性、时变性的不利影响，满足复杂飞行环境下新一代飞行器对主动颤振抑制的需要。

本项目以复杂颤振问题为研究对象，系统开展了气动弹性系统的不确定性试验建模及鲁棒控制研究。本项目旨在为颤振主动控制提供一种新的可靠的不确定性试验建模方法，以期最大限度的减少各种不确定因素的不利影响，满足复杂飞行环境下新一代飞行器对主动颤振抑制的需要。项目从飞行试验、不确定性建模、模型验证与鲁棒颤振控制等三个方面开展了研究工作，其具体内容如下：.（1）针对多输入多输出颤振试飞试验的需求，设计了一种正交输入信号的多点激励试验方法，能有效避免频响估计中的数值病态问题，并能极大减小频响函数估计方差。项目研究了分数阶福利叶变换在试验数据处理中的应用，提出了两种去噪方法，能有效提高试验数据的信噪比。.（2）针对复杂气动弹性动力学系统的不确定性建模，研究了多参考点频域最小二乘辨识方法，解释了约束条件和虚假数学极点稳定性之间的关系；提出了一种基于期望值极大化（EM）的状态空间模型极大似然估计理论，区别于已有研究，该理论采用时、频混合数据进行辨识；结合应用需求给出了一种“二步”辨识法，可实现稳定的气弹系统状态空间建模。.（3）在不确定性模型基础上，设计了颤振鲁棒抑制系统，以提高飞行颤振边界；同时，依靠飞行试验数据验证了不确定性建模方法的有效性，给出了预测颤振边界；为验证鲁棒抑效果，搭建了压电悬臂梁实验验证平台，可以实现控制算法的在回路实时硬件仿真。此外，项目还提出了一套自感知同步开关阻尼技术，借助压电智能材料，可以实现完全被动式的颤振抑制。