导弹捷联惯导系统基座振动控制——智能结构技术基础研究

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:white2008
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捷联惯导系统的导航精度受环境振动影响较大,对其实施振主动控制是提高导航精度的一条途径.智能结构可以在不明显改变受控结构的质量和体积的条件下,达到自适应调节减振的目的.智能结构思想的提出,使人们对于材料、结构以及功能之间关系的认识有了质的飞跃,为结构振动主动控制的研究提供了一条新的研究方向.该文将智能结构的概念引入某巡航弹的捷联惯导系统基座的振动控制中,研究智能结构振动主动控制的技术基础,以工程中最常见的结构——板、梁结构为研究目标,重点从粘贴式板、梁压电智能结构的动力学建模,主动控制方法、压电驱动器的最优配置理论、提高PZT驱动力策略、控制系统实验方法等方面进行了较为深入的研究.论文的主要研究内容包括:1.从压电材料的本构方程出发,基于线弹性板、梁的理论,分别分析并推导了局部粘贴有压电元件的智能梁和智能板结构的振动方程,该方程更宽地涵盖了各种边界条件的情形.2.总结和评述了目前主要的振动主动控制方法,讨论了各控制方法对压电智能结构的控制效果,在兼顾考虑智能结构系统刚度、阻尼及控制鲁棒性等因素下,提出了基于多目标的二次修正控制方法,并通过数值仿真加以验证.3.在独立模态控制方法下,基于各阶模态对结构振动的可控性度量准则进行了驱动器最优配置的研究,组合了一种新的基于可控能量驱动器优化配置准则,并建立压电驱动器振动主动控制优化配置的数学模型,并做了数值仿真计算,得到了优化结果.4.对确定的智能板、梁结构进行了动力学仿真分析,研究了驱动器配置及板、梁减振效果,探讨了分布配置多驱动器增加控制驱动力的方法.5.分析了捷联惯导结构各阶模态分别在导弹的弹轴和径向轴方向对惯导系统导航的影响;通过振动主动仿真控制,证明了利用压电式智能结构实现捷联惯导系统的振动主动控制的可行性.6.提出了输出量区域自适应控制方法,并应用于该文的实验中.7.设计和实现了适于工程应用的低真流电压输入、控制,高压、高频响输出的驱动电源.
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