低速风洞试验模型主动抑振系统设计与验证
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第 38 卷 第 Z1 期 2018 年 4 月
噪声与振动控制 NOISE AND VIBRATION CONTROL
Vol 38 No.Z1 Apr. 2018
文章编号：1006-1355(2018)Z1-0358-04
低速风洞试验模型主动抑振系统设计与验证
陈陆军 , 1，2 黄 勇 2, 黄 迪 3, 杨铁军 3, 钟诚文 1, 朱明刚 3
CHEN Lujun , 1，2 HUANG Yong 2, HUANG Di 3, YANG Tiejun 3, ZHONG Chengwen 1, ZHU Minggang 3
（1. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China;
统进行振动控制，并搭建地面模拟台进行了验证，试验结果表明本系统取得了良好的抑振效果。
关键词：振动与波；风洞试验；模型振动；主动抑振系统；自适应内模算法；模拟试验
中图分类号：O328；TK421.6
文献标志码：A
DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1Hale Waihona Puke Baidu55.2018.Z1.076
The Design and Experimental Study on Active Vibration Control System for Low Speed Wind Tunnel Test Model
（ 1. 西北工业大学 航空学院，西安 710072； 2. 中国空气动力研究与发展中心，四川 绵阳 621000； 3. 哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，哈尔滨 150001 ）
摘 要：开展飞行器风洞试验时，通常会出现模型振动情况，飞行器模型的振动会降低试验测量结果的精准度，在
临界迎角状态时尤为严重，有时甚至会危害试验模型和设备的安全。为了提高试验质量，保障试验安全，应采取措施
2. China Aerodynamic Research and Development Center, Mianyang 621000, Sichuan China;
3. College of Power and Energy Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China）
控制风洞试验中模型的振动，主动减振技术相较于被动减振技术适应性更强，可以满足风洞工况多变情况下模型减振
需要。本文研究一套适用于低速风洞尾撑试验的基于压电陶瓷的主动减振系统，通过在支杆根部合理布置压电陶瓷
作动器，将压电陶瓷的轴向运动转变成支杆的俯仰振动，以模型上振动加速度信号作为反馈，采用自适应内模反馈系
尾部支撑是低速风洞试验的一种主要模型支撑 形式，试验时模型通过内置式天平、支杆固定安装在
收稿日期：2018-03-16 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51375103)
作者简介：陈陆军（1978 - ），男，河南人，博士生，主要研究方
向为试验空气动力学。 E-mail: lululinux@126.com
Keywords : vibration and wave; wind tunnel test ; test model vibration; active vibration restraining system; adaptive feedback control; verification experiment
通信作者：钟诚文（1966 - ），男，重庆市人，博士生导师。
E-mail: zhongcw@nwpu.edu.cn
支架上，支架固定在风洞试验段的后部，构成一种典 型的悬臂式结构，见图 1。在风洞试验过程中，受非 定常气动力的作用 ，悬臂式支撑的试验模型及支架 系统会产生低频的振动 ，试验模型由于位于悬臂结 构的末端 ，其振动的幅值较大。振动会降低试验测 量数据的精准度，振动剧烈时甚至会导致试验模型、 支撑系统和天平等设备损坏。如何有效地控制试验 过程中模型的低频振动是工程技术人员十分关注和 急需解决的问题。
Abstract : The model vibration has great impact on the accuracy of wind tunnel test result and it also harms to the safety, especially, under the state of high attack angle. So it is necessary to take steps to control the vibration. Traditional passive vibration control method sometimes cannot meet the demand of adapting to different working conditions, while active vibration control is an attractive alternative solution. An active vibration control system for a long cantilever beam is described in this paper. Piezoelectric ceramic actuators are configured in such a way to convert the axial vibration they generate to pitch vibration of the end of the cantilever beam. Then taking the acceleration of vibration or the balance signal as the feedback, it achieves the vibration control through an adaptive feedback control system. Experimental results showed that the system has a good effect on vibration restraining.
噪声与振动控制 NOISE AND VIBRATION CONTROL
Vol 38 No.Z1 Apr. 2018
文章编号：1006-1355(2018)Z1-0358-04
低速风洞试验模型主动抑振系统设计与验证
陈陆军 , 1，2 黄 勇 2, 黄 迪 3, 杨铁军 3, 钟诚文 1, 朱明刚 3
CHEN Lujun , 1，2 HUANG Yong 2, HUANG Di 3, YANG Tiejun 3, ZHONG Chengwen 1, ZHU Minggang 3
（1. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China;
统进行振动控制，并搭建地面模拟台进行了验证，试验结果表明本系统取得了良好的抑振效果。
关键词：振动与波；风洞试验；模型振动；主动抑振系统；自适应内模算法；模拟试验
中图分类号：O328；TK421.6
文献标志码：A
DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1Hale Waihona Puke Baidu55.2018.Z1.076
The Design and Experimental Study on Active Vibration Control System for Low Speed Wind Tunnel Test Model
（ 1. 西北工业大学 航空学院，西安 710072； 2. 中国空气动力研究与发展中心，四川 绵阳 621000； 3. 哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，哈尔滨 150001 ）
摘 要：开展飞行器风洞试验时，通常会出现模型振动情况，飞行器模型的振动会降低试验测量结果的精准度，在
临界迎角状态时尤为严重，有时甚至会危害试验模型和设备的安全。为了提高试验质量，保障试验安全，应采取措施
2. China Aerodynamic Research and Development Center, Mianyang 621000, Sichuan China;
3. College of Power and Energy Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China）
控制风洞试验中模型的振动，主动减振技术相较于被动减振技术适应性更强，可以满足风洞工况多变情况下模型减振
需要。本文研究一套适用于低速风洞尾撑试验的基于压电陶瓷的主动减振系统，通过在支杆根部合理布置压电陶瓷
作动器，将压电陶瓷的轴向运动转变成支杆的俯仰振动，以模型上振动加速度信号作为反馈，采用自适应内模反馈系
尾部支撑是低速风洞试验的一种主要模型支撑 形式，试验时模型通过内置式天平、支杆固定安装在
收稿日期：2018-03-16 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51375103)
作者简介：陈陆军（1978 - ），男，河南人，博士生，主要研究方
向为试验空气动力学。 E-mail: lululinux@126.com
Keywords : vibration and wave; wind tunnel test ; test model vibration; active vibration restraining system; adaptive feedback control; verification experiment
通信作者：钟诚文（1966 - ），男，重庆市人，博士生导师。
E-mail: zhongcw@nwpu.edu.cn
支架上，支架固定在风洞试验段的后部，构成一种典 型的悬臂式结构，见图 1。在风洞试验过程中，受非 定常气动力的作用 ，悬臂式支撑的试验模型及支架 系统会产生低频的振动 ，试验模型由于位于悬臂结 构的末端 ，其振动的幅值较大。振动会降低试验测 量数据的精准度，振动剧烈时甚至会导致试验模型、 支撑系统和天平等设备损坏。如何有效地控制试验 过程中模型的低频振动是工程技术人员十分关注和 急需解决的问题。
Abstract : The model vibration has great impact on the accuracy of wind tunnel test result and it also harms to the safety, especially, under the state of high attack angle. So it is necessary to take steps to control the vibration. Traditional passive vibration control method sometimes cannot meet the demand of adapting to different working conditions, while active vibration control is an attractive alternative solution. An active vibration control system for a long cantilever beam is described in this paper. Piezoelectric ceramic actuators are configured in such a way to convert the axial vibration they generate to pitch vibration of the end of the cantilever beam. Then taking the acceleration of vibration or the balance signal as the feedback, it achieves the vibration control through an adaptive feedback control system. Experimental results showed that the system has a good effect on vibration restraining.