کنترل فعال فلاتر مجموعه بال و موتور دارای زاویه عقبگرد با استفاده از عملگرهای پیزوالکتریک

در این مقاله یک سیستم کنترل فعال به ‌منظور تعدیل ارتعاشات بال هواپیما ارائه‌ شده است. بال مورد بررسی در این پژوهش بالی یک موتوره با زاویه‌ی عقبگرد است و موتور به صورت جرمی متمرکز به آن وصل شده است. به‌منظور کنترل ارتعاشات، لایه‌هایی از پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر بر روی بال نصب ‌شده‌اند. برای شبیه سازی نیروهای آیرودینامیک از مدل تئودورسن استفاده شده است. معادلات حاکم با استفاده از اصل هامیلتون بدست ‌آمده‌اند و در نهایت با بکارگیری روش‌ مودهای فرضی به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل ‌شده اند. برای کنترل و تعدیل ارتعاشات سیستم از کنترلر لیاپانوف استفاده ‌شده است. تاثیر پارامترهای طراحی نظیر نیرو، محل نصب و جرم موتور و زاویه‌ی عقب‌گرد بال، بر سرعت فلاتر بررسی شده و سیستم کنترلی در شرایط فلاتر اعمال شده است. نتایج نشان می‌دهد که سیستم کنترلی توانسته است در تمامی حالت‌های بررسی شده ارتعاشات را به مقدار قابل‌توجهی تعدیل نماید. با توجه به نتایج به دست آمده با افزایش طول لایه‌های پیزوالکتریک فلاتر به تعویق می‌افتد. همچنین با توجه به تاثیر بهره‌های کنترلی لیاپانوف بر عملکرد سیستم کنترلی، لازم است این بهره‌ها برای مقادیر مختلف پارامترهای سیستم به دقت انتخاب شوند تا سیستم کنترلی بهترین عملکرد را داشته باشد.

Active Flutter Control of a Swept Wing with an Engine by using Piezoelectric Actuators

In this paper, active flutter control of a swept wing with an engine is carried out. The aircraft wing is considered as a uniform swept cantilever beam carrying an engine. The piezoelectric layers are attached to the wing to control the vibrations. To simulate aerodynamic loads, the Theodorsen model is used. The equations of motion are determined via Hamilton’s variational principle and are transformed to a set of ordinary differential equations through the assumed mode method. Lyapunov controller is used to control the system. Effects of design parameters like engine trust, location and mass and wing sweep angle, are evaluated on the flutter speed, and the control system has been applied at the flutter situation. Results show that the control system can substantially suppress the vibration in investigated cases. According to the results, the length of the piezoelectric layers affects the speed of the flutter and the flutter speed increases by increasing the length of these layers. Also, according to the influence of the Lyapunov gains on the performance of the system, it is necessary to select these values carefully to control system has the best performance for the different values of the system parameters.