[发明专利]一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法

说明书

一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，它属于结构动力学技术领域。本发明解决了现有的压电振动除冰方法存在的除冰位置不精确以及在未结冰位置会产生多余振动变形的问题。本发明在冰块大小和结冰位置不确定的情况下，通过在结构上均匀布置压电片，可以实现满足各种形式的除冰振型；在结冰位置和冰块大小都确定的情况下，通过合理布置压电片，可以通过较少的压电片，实现针对这种冰块布置形式的除冰振型。本发明方法可以根据不同结冰位置和冰块形状设计除冰振型，实现了精确除冰。本发明可以应用于机翼部位的精确除冰。

技术领域

本发明属于结构动力学技术领域，具体涉及一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法。

背景技术

飞机在空中遇到过冷水滴后，容易在机翼前缘、尾翼、旋翼等部位发生结冰。结冰会改变飞机升力和阻力特征，降低飞机的气动性能和操纵性能，影响飞机的安全和控制，对飞机的安全飞行影响极大。因此，飞机上的除冰系统已经成为保证飞行安全不可或缺的一部分。现有的压电振动除冰方法相较于热力除冰系统及化学除冰系统，具有其独特优势。但是同时存在除冰位置不精确以及在未结冰位置产生多余振动变形的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的压电振动除冰方法存在的除冰位置不精确以及在未结冰位置会产生多余振动变形的问题，而提出了一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

基于本发明的一个方面，一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、假设结冰大小和结冰位置不固定，则压电片在整个结构上均匀布置；

步骤二、根据冰块大小和冰块实际位置，设计出除冰最佳振型；

步骤三、基于设计出的除冰最佳振型，利用遗传算法得到各压电片电压值的最优解，根据各压电片电压值的最优解得到除冰实际振型。

基于本发明的另一个方面，一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、假设结冰的大小和位置已经确定，则在板上结冰的位置处均匀布置压电片；

步骤二、根据冰块大小和冰块具体位置，设计出除冰最佳振型；

步骤三、基于设计出的除冰最佳振型，利用遗传算法得到各压电片电压值的最优解，根据各压电片电压值的最优解获得除冰实际振型。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，本发明在冰块大小和结冰位置不确定的情况下，通过在结构上均匀布置压电片，可以实现满足各种形式的除冰振型；在结冰位置和冰块大小都确定的情况下，通过合理布置压电片，可以通过较少的压电片，实现针对这种冰块布置形式的除冰振型。本发明方法与现有压电振动除冰方法相比，可以根据不同结冰位置和冰块形状设计除冰振型，解决了现有除冰方法在某些结冰位置和冰块大小时除冰位置不精确，导致除冰效果不佳或者不能除冰的问题，以及现有方法在未结冰位置同样会产生多余振动变形的问题，实现了精确除冰。

附图说明

图1为冰块大小与位置都不固定时，压电片布置的示意图；

图2为假设冰块和压电片位置示意图；

图3(a)为冰块位置不确定，且假设冰块位于一个边角时，冰块位置示意图；

图3(b)为图3(a)对应的设计最佳除冰振型图；

图3(c)为图3(a)对应的实际除冰振型图；

图3(d)为图3(a)对应的通过COMSOL仿真软件仿真结果图；

图4(a)为冰块位置不确定，且假设冰块位于一侧边时，冰块位置示意图；