Đề tài Ứng dụng điều khiển tích cực trong phòng chống rung cho cánh máy bay

ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TÍCH CỰC TRONG CHỐNG RUNG CHO CÁNH MÁY BAYActive Control of Wing Flutter Using Piezoactuated SurfaceĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINHKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBáo cáo đề tài:GVHD: TS. Huỳnh Thái HoàngNhóm thực hiện:Lê Tuấn Tăng – 40902329Trần Duy Tân – 40902387Lâm Thành Thái - 4090243111THẢM HỌA DO GIÓ2Tacoma Narrows BridgeTHẢM HỌA DO GIÓ3TỔNG QUAN VỀ BÁO CÁO4Thảm họa Khắc phụcPhương pháp mới?Giới thiệuHệ thống cơ điện chủ động tạo rung.Ứng dụng điều khiển tích cựcNội dung trình bàyNội dung báo cáoGiới thiệu chung về đề tài đã tìm hiểu.Giới thiệu phần cứng.Tính toán điều khiển.Kết luận và nhận xét.Tài liệu tham khảo.5Giới thiệu chung về đề tàiTài liệu tham khảo chính được lấy từ đề tài nghiên cứu được tiến hành 1-2/2007 của nhóm nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm hàng không Bangalore (Ấn Độ). Đề tài khảo sát sự rung/dao động của cánh máy bay dưới tác động của gió (khí động học), thiết kế hệ thống tạo rung chủ động.6Giới thiệu chung về đề tài7Bài toán đặt ra:Chống rung cho cánh máy bay trong khi vận hành.Hướng giải quyết:Chế tạo một bộ chống rung chủ động.Áp dụng lý thuyết điều khiển hiện đại vào mô hình điều khiển.Quá trình nghiên cứu:Thiết kế bộ chống rung bằng AutoCad2007.Phân tích đặc tính điện cơ mô hình trên ABAQUS.Chế tạo một mô hình cánh thực.Vận hành, kiểm tra hoạt động trong đường hầm tạo gió.Giới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ động89Giới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ độngTrạng thái thườngTrạng thái uống cong10Trạng thái hoạt đoạt của cơ cấu chấp hành:Giới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ độngBiểu đồ độ biến dạng của vật liệu theo lực tác động11Phân tích đặc tính tĩnh của mô hìnhChọn thép làm vật liệu chế tạoGiới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ động12Mô hình chế tạoGiới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ động13Mô tả hoạt động của bộ chủ động tạo rung:Khi được cấp điện áp, cơ cấu co dãn.Điều khiển mép của cánh chuyển động theo.Tạo ra những dao động/rung để khử đi dao động do gió.Giới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ động14Thanh nhômCảm biến gia tốcCơ cấu tạo rungBản lềCấu tạo mặt đáy của cánhGiới thiệu phần cứng Cơ cấu rung chủ độngTính toán điều khiển15Tìm mô hình đối tượngGiải thuật điều khiểnKiểm traTính toán điều khiểnTìm mô hình đối tượng16Tìm mô hình toán của mô hình vòng hở:Với:D = damping matrixM = mass matrixU = air velocity, m/sQ = generalized aerodynamic coefficientsK = stiffness matrix17Phương trình trạng thái vòng hở:Phương trình trạng thái vòng kín:Tính toán điều khiểnTìm mô hình đối tượng18Mô hình điều khiển vòng kín của mô hình cánh:Tính toán điều khiểnTìm mô hình đối tượngTính toán điều khiểnGiải thuật điều khiển19Lưu đồ giải thuật điều khiển:20Mô hình cánh: Là đối tượng điều khiển.Trên đó có gắn cảm biến để xác định trạng thái của cánh.Tính toán điều khiểnGiải thuật điều khiển21Hệ thống thu thập dữ liệu:Ngõ ra của cảm biến sẽ đưa vào mạch gia công.Tính toán điều khiểnGiải thuật điều khiển22Bộ điều khiển:Tín hiệu ADC được đưa vào bộ điều khiển số để tính toán đưa ra tính hiệu điều khiển.Tính toán điều khiểnGiải thuật điều khiển23Bộ khuếch đại:Tạo tín hiệu đưa vào mô hình điều khiển.Tính toán điều khiểnGiải thuật điều khiển24Độ lợi được tính toán thay đổi theo chế độ hoạt độngTính toán điều khiểnGiải thuật điều khiển25Mô phỏng bằng phần mềm:Tính toán điều khiểnKiểm tra26Khi không có bộ điều khiển:Có bộ điều khiển:Tính toán điều khiểnKiểm tra27Thực hiện kiểm tra trong đường hầm nhân tạo.(Tốc độ gió giới hạn ở 40 m/s)Tính toán điều khiểnKiểm tra28Kết quả thực nghiệm cho thấy góc dao động tối đa của cánh được giữ ở giá trị 4 [deg].Do tốc độ được giới hạn ở 40 [m/s], nên chúng ta sẽ tiến hành nội suy để thu được kết quả ở những tốc độ lớn hơn.Tính toán điều khiểnKiểm traMột mô hình cánh máy bay có khả năng chống rung đã được chế tạo, đã được thử nghiệm và cho kết quả chống rung tốt với tốc độ dưới 40 [m/s].Với tốc độ lớn hơn thì mô hình chỉ nội suy, không thực hiện thí nghiệm kiểm tra.29Tính toán điều khiểnKiểm traKết luận và nhận xét30Như vậy:Với việc kết hợp lý thuyết điều khiển hiện đại (điều khiển tích cực) với một cơ cầu chấp hành cơ khí mới đã chế tạo thành công mô hình chống rung.Cơ cấu chống rung này không chỉ ứng dụng ở cánh mà còn có thể ứng dụng ở những bộ phân khác của máy bay, ví dụ ở bộ phận đuôi.Nhưng, đây chỉ mới là mô hình thử nghiệm, việc áp dụng trong việc sản xuất máy bay còn cần nhiều nghiên cứu sâu hơn.Tài liệu tham khảo31[1] Raja and Upadhya,” Active Control of Wing Flutter Using Piezoactuated Surface”, Journal of Aircraft, Vol. 44, No. 1, 2007, pp. 71-80.[2] Horikawa, H., and Dowell, E. H., “An Elementary Explanation of the Flutter Mechanism with Active Feedback Controls,” Journal of Aircraft, Vol. 16, No. 4, 1979, pp. 225–232.Thank you for your listening!Mời thầy và các bạn đặt câu hỏi!The end