Điều khiển dao động chủ động cho cánh máy bay thực bằng bộ điều khiển có thể tái cấu hình

( 0 đánh giá )
Miễn phí

Cấu trúc hệ thống:

  - Bộ điều khiển lập trình trên FPGA Virtex-4, dùng IP core IEEE 754 32-bit  

  - Thuật toán FXLMS được triển khai bằng FSM, hỗ trợ điều chỉnh tham số thời gian thực  

  - Bộ truyền động: MFC loại d33, lực chặn ~454 N, biến dạng ~1800 ppm  

  - Cảm biến: PZT gắn trên cánh để thu tín hiệu dao động  

  - Bộ xử lý MicroBlaze dùng để tương tác với người dùng và sinh tín hiệu ngẫu nhiên  

 

Thuật toán điều khiển:

  - LMS cơ bản: cập nhật trọng số theo hướng giảm gradient  

  - FXLMS: thêm bộ lọc mô hình hóa đường truyền thứ cấp để xử lý độ trễ  

  - Hệ đa kênh: hỗ trợ nhiều cảm biến và truyền động, dùng ma trận trọng số Wkj  

  - Nhận dạng hệ thống: dùng tín hiệu ngẫu nhiên để xác định đáp ứng xung của đường truyền thứ cấp  

 

Tối ưu vị trí truyền động:

  - Dùng thuật toán di truyền (GA) trên mô hình phần tử hữu hạn của cánh HANSA  

  - Tính năng lượng biến dạng modal mở và năng lượng biến dạng do truyền động  

  - Hàm mục tiêu: tối đa hóa hiệu suất truyền động (APF), tối thiểu hóa sai lệch so với năng lượng mục tiêu  

  - Kết quả: chọn 8 MFC (4 trên, 4 dưới) tại vị trí tối ưu  

 

Thử nghiệm thực tế:

  - Cánh HANSA gắn trên giá mô phỏng điều kiện bay  

  - Điều khiển dao động ở mode uốn đối xứng đầu tiên (~8.3 Hz)  

  - So sánh tín hiệu trước/sau khi bật bộ điều khiển  

  - Giảm biên độ dao động từ ~4–8 V xuống ~1 V, hiệu quả giảm dao động >75%  

 

So sánh cấu hình:

  - 1x1x1: 1 đầu vào, 1 truyền động, 1 cảm biến  

  - 1x2x2: 1 đầu vào, 2 truyền động, 2 cảm biến  

  - 2x2x2: 2 đầu vào, 2 truyền động, 2 cảm biến  

  - Tăng số kênh → tăng sử dụng tài nguyên FPGA (DSP48, LUTs, slice registers…)  

 

Hàm ý:

  - FPGA cho phép thiết kế bộ điều khiển hiệu năng cao, tái cấu hình linh hoạt  

  - MFC phù hợp cho điều khiển dao động chủ động trên cấu trúc máy bay thực  

  - Sau khi chứng minh nguyên lý, có thể phát triển bộ điều khiển tích hợp SOC đạt chuẩn DO-178B