基于LabVIEW的变体机翼控制系统研究-论文.pdf

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1、应用天地己口I4年5月第]]卷第5期基于LabVIEW的变体机翼控制系统研究肖国焘徐志伟黄伟陈贤波(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016)摘要：对形状记忆合金(SMA)丝驱动器的变体机翼结构进行了理论分析与实验研究。采用基于数据采集卡的测控系统，霍尔传感器实现对机翼偏转角度的测量；采用PID控制策略，通过参数识别建立被控对象的传递函数，据此对PID的控制参数进行了整定；输出PWM信号作为系统的控制信号实时改变控制电流的大小，实现对变体机翼结构的精确变形控制。完成了测控系统的软硬件设计，并且基于图形化编程语言LabVIEW进行了相关

2、的控制实验，获得了比较高的控制精度。关键词：变体机翼；软硬件设计；形状记忆合金丝驱动器；LabVIEW；PID中图分类号：V249．122TN710．2文献标识码：A国家标准学科分类代码：460．40ResearchoncontrolsystemofamorphingwingbasedonLabVIEWXiaoGuotaoXuZhiweiHuangWeiChenXianbo(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsa

3、ndAstronautics，Naniing210016，China)Abstract：Inthispaper，thetheoreticalanalysisandexperimentalstudyaretakenonthemorphingwingstructurebasedonshapememoryalloy(SMA)actuators．Real—timeacquisitionofthevoltagesignalistakentOgetthewingdeflectionan—glebytheHallsensorinthemeasurementandcontr

4、olsystem．PIDcontroliStakenandthetransferfunctionofthecon—trolledobjectissetupbyidentificationofparameterstodeterminethecontrolparametersofthePID．Thenasthecontrolsignal，outputthecorrespondingPWMsigna1．Thecontrolsignalisconvertedintocurrentsignalbythecontrolcircuit，thenoutputtotheSMA

5、wireactuatorstorealizedeformationcontrolofthewingstructure．ThehardwareandsoftwaredesignofmeasurementandcontrolsystemarecompletedandcontrolexperimentsbasedonLabVIEWareconducted．It’Sshownthattheprecisecontrolofthewingisachieved．Keywords：morphingwing；hardwareandsoftwaredesign；SMAactua

6、tors；LabVIEW；PID后缘结构。结构由两两连接的薄板组成，薄板间通过交叉1引言弹性薄片相连。驱动系统由SMA丝和弹性元件共同组机翼的变体技术是指将新型智能材料、作动器、传感成，sMA触发后产生收缩，由于弹性系统旋转中心的偏转器综合应用到飞行器的机翼上，可以通过柔顺、平滑、持续从而使整块板产生相对角运动。巴西航空工业公司通过地自主改变飞行器外形(如机翼面积、后掠角、展弦比等)弯曲前缘和后缘中心线来改变其形状，实验结果显示，阻来改变其气动性能，始终保持最优飞行状态以适应不同的力降低最大值达到24％]。飞行环境和飞行任务。国内对变体机翼的研究起步较晚，主

7、要集中在西北工国外的变体机翼研究始于2O世纪8O年代初，并开展业大学、南京航空航天大学、北京航空航天大学以及清华了一系列的智能变体技术验证试验，包括任务自适应机翼大学。如南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重(MAW)技术Ⅲ、主动柔性机翼(AFW)技术嘲、主动气点实验室杨嫒进行了利用SMA扭力驱动器驱动变体机动弹性(AAW)技术]、折叠机翼变形技术以及滑动蒙皮翼的研究]。变形技术。近年来，国外的变体机翼的研究取得一定进由于SMA驱动器具有功／重比大、驱动机构简单、驱展。S．Barbarino等人设计了一种基于SMA的变体机翼动电压较小等优点，故本文选用其作

8、为驱动元件，设计并收稿日期：2014一O1～80一国