Page 252 - 《振动工程学报》2025年第11期

2710 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

传感MFC电压波形(襟翼摆动角度为15°) 于一阶固有频率处的振动抑制效果约为 75.9%；
1.5
（2）当襟翼摆动角度为 15°时，控制前一阶固有
1.0
频率处的信号幅值为 1.071 V，控制后为 0.717 V，振
0.5 动抑制效果约为 33.1%。
电压 / V 0 通过频域分析可得控制系统对一阶模态主导能

−0.5 量的靶向抑制效果更优。即便存在拍振，系统仍有
−1.0 效实现了一阶模态的振动抑制，证明控制算法对复
开始控制
−1.5 杂频谱的适应性。
0 10 20 30 40 50 60 70
时间 / s 为评估该半主动控制系统的功耗特性，采用高

精度电流探头与示波器分别监测系统中两块锂电池
图 13 襟翼非稳态激励控制结果（襟翼摆动角度为 15°）
Fig. 13 Control results under unsteady flap excitation (flap （5 V 与 7.4 V）的输出电压和电流波形。基于采集得
deflection angle: 15°) 到的电压-电流时序数据，采用梯形数值积分法计算
0.7845 V，控制后 RMS 值为 0.5415 V，振动抑制效果 系统实时功耗。该方法通过逐点计算瞬时功率，再
约为 30.98%。 对时域积分获得总消耗能量，最后除以总时长得到
由于襟翼起振系统稳定性限制及机身缺乏刚性 平均功耗，有效避免了简单平均法可能引入的误差。
约束，试验中出现了拍振现象。为此，对控制前后的 图 16 为 5 V 锂电池的电压、电流波形，以及据此
传感 MFC 信号进行快速傅里叶变换，分析一阶固有 计 算 得 到 的 功 率 曲 线 与 功 率 分 布 直 方 图； 图 17 为
频率处的幅值变化，结果如图 14、15 所示。通过分 7.4 V 锂电池的相关波形与功率分布结果。经精确
析可得： 计算，该系统的平均功耗为 187.87 mW。
（1）当襟翼摆动角度为 10°时，控制前一阶固有

频率处的信号幅值为 0.656 V，控制后为 0.158 V，对 5.25 原始数据曲线 50
电压 电流
5.20
40
控制前后FFT对比(襟翼摆动角度为10°)
0.7 电压 / V 5.15 30 电流 / mA
控制前 X 3 5.10
0.6 5.05 20
控制后 Y 0.656006
5.00 10
0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
时间 / s
电压 / V 0.4 250 瞬时功率曲线
0.3
X 3 峰值功率: 239.00 mW 瞬时功率
0.2 Y 0.158674 200 平均功率
0.1 功率 / mW 150 峰值功率
0 平均功率: 138.47 mW
0 1 2 3 4 5 6 100
频率 / Hz 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
时间 / s

图 14 控制结果频域图（襟翼摆动角度为 10°）
×10 4 功率分布直方图
Fig. 14 Frequency-domain control results (flap deflection
10 峰值功率: 239.00 mW
angle: 10°) 最小功率: 95.00 mW
频次 8 6 平均功率: 138.47 mW
控制前后FFT对比(襟翼摆动角度为15°) 4
1.2 2 功率波动: 17.05 mW
控制前 X 2.99985 0
1.0 控制后 Y 1.07145 100 120 140 160 180 200 220 240
功率 / mW
X 2.97289
0.8 Y 0.71666 图 16 5 V 锂电池的电压电流、功率曲线与功率分布图
电压 / V 0.6 Fig. 16 Voltage and current waveforms, power curves, and
0.4 power distribution diagram of a 5 V lithium battery

0.2 原始数据曲线
8.5 60
0 电压 电流
0 1 2 3 4 5 6 8.3 40
频率 / Hz 电压 / V 8.4 电流 / mA
8.2 20
图 15 控制结果频域图（襟翼摆动角度为 15°） 8.1
8.0 0
Fig. 15 Frequency-domain control results (flap deflection 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
angle: 15°) 时间 / s
瞬时功率曲线
峰值功率
瞬时功率
平均功率
功率 峰值功率 平均功率

时间
功率分布直方图
峰值功率
频次 最小功率
平均功率
功率波动

功率