[发明专利]一种组合频率可变波形风洞试验突风生成系统

说明书

本发明公开一种组合频率可变波形风洞突风生成系统，能够实现突风载荷响应与减缓风洞试验所需的突风场模拟。包括叶片摆动机构、驱动系统和控制系统，控制系统用于分别控制多台摆动式液压马达，实现多组叶片按照设定的运动波形运动，控制系统采用闭环伺服控制，包括单通道位置伺服控制和多通道位置伺服控制，单通道位置伺服控制采用闭环反馈采用了干扰观测的位置控制，将运动过程中的气动负载变化和未知负载都视为干扰，通过补偿环节进行补偿，保证系统的控制稳定性；多通道位置伺服控制采用改进共反馈同步误差校正控制方式及一种交叉耦合同步控制结构。该系统具有叶片同步运动性能好、突风幅值大、性能指标高等、使用范围广等优点。

技术领域

本发明属于低速风洞试验技术领域，具体涉及一种组合频率可变波形风洞试验突风生成系统。

背景技术

现代大型飞机由于机翼展弦比大，结构柔性强等特征，对突风响应更加敏感，突风载荷经常成为飞行载荷最严重的情况。突风导致机翼根部承受很大的动态结构载荷增量，容易使机体产生疲劳破坏。突风干扰还使飞行员难于操纵飞机，降低飞行品质，对于在低空执行任务的轰炸机来说，还可能严重地影响武器投放和飞行安全。在空中飞行的导弹，若是遭遇突风，将引起导弹的刚体运动及弹性振动，可能影响导弹的结构安全、电气设备的可靠性及命中精度。此外突风干扰还引起飞行员和成员感到极不舒服，降低乘坐品质。因此在飞机设计阶段必须开展突风载荷预测研究，通常采用风洞试验的方式开展相关研究。为开展突风响应与突风载荷减缓风洞试验研究，需要研制突风生成系统。

由于目前突风生成系统多为电机带动曲柄连杆同方式，风洞内结构复杂、与风洞动体的耦合振动大、对突风流场品质影响大；突风系统叶片摆动频率低、摆角小，可工作风速小，产生的突风幅值小；突风系统不能单独驱动每组叶片独立运动，所有叶片只能按同频率、同摆角运动，无法实现叶片组合波形运动，无法模拟复杂的突风流场，限制了突风系统的使用范围。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种组合频率可变波形风洞试验突风生成系统，本系统有效解降低了叶片运动过程中与风洞洞体耦合振动过大、导致生成的突风幅值指标较低的问题，同时解决了系统一次运行中无法模拟多频率及多波形复杂突风场问题。

本发明通过下述技术方案得以实现：一种组合频率可变波形风洞试验突风生成系统，包括叶片摆动机构、驱动系统和控制系统，叶片摆动机构包括多组叶片、叶片转轴及叶片支撑，叶片支撑位于风洞内，多组叶片互相平行横贯风洞，每组叶片的两端分别通过叶片转轴安装在风洞中，每组叶片的中部与叶片支撑连接，驱动系统包括多台摆动式液压马达，每组叶片在风洞外的一端连接一个摆动式液压马达，独立进行驱动，控制系统用于分别控制多台摆动式液压马达，实现多组叶片按照设定的运动波形运动，从而对流过的气流产生一定波形和频率的扰动，实现实际飞行环境下的阵风模拟，控制系统采用闭环伺服控制，包括单通道位置伺服控制和多通道位置伺服控制，其中，摆动式液压马达的摆动缸的排量为：

D_m＝T_m/P_m (1)

D_m为液压摆动缸的单位弧度排量，T_m为动态扭矩需求，P_m为动态工作压力；闭环伺服控制的控制模型分别如式(2)-(4)所示：

Q_L＝K_qx_v-K_xP_L (2)

P_LD_m＝J_ts²θ_m+B_msθ_m+T_l (4)