基于改进型陷波器的伺服系统谐振抑制研究

针对使用常规陷波器抑制伺服系统机械谐振时存在的相位滞后问题,研究了柔性传动伺服系统的机械谐振机理和常规型二阶陷波滤波器的相位特性,分析了陷波滤波器对系统性能的影响。在常规二阶陷波滤波器结构的基础上,提出了一种减小陷波器相位滞后的改进策略,减小陷波器加入系统后造成的相位裕度损失;设计了基于改进型陷波滤波器的柔性传动伺服系统机械谐振抑制系统,通过仿真分析和实验,对比了使用常规型陷波器和改进型陷波器的电机转速振动抑制效果,验证了所提策略。仿真结果表明:改进型陷波滤波器具有更小的相位滞后,可以提升系统闭环带宽。实验结果表明:改进型陷波器不仅能够实现电机转速振动抑制,还能提高系统的响应速度,减小超调量,加快了稳定速度。     

基于结构滤波器的伺服系统谐振抑制

针对航空光电稳定平台控制系统面临的机械谐振的问题,在双T型陷波器的基础之上提出了一种新型的结构滤波器。这种新型结构滤波器由两个双T型陷波器和一个低通滤波器构成,能够将谐振峰和反谐振峰同时抑制,克服了单一陷波器不能处理反谐振峰值的缺陷。同时相比于双二次型滤波器,结构滤波器的参数调节更加灵活,既可以调节峰值大小又可以调节峰值宽度。实验结果显示:相比于双二次型滤波器,结构滤波器拟合的谐振曲线与实际的扫频曲线匹配度更好。加入结构滤波器对模型进行补偿以后,控制系统的稳定精度提高了5.74倍,闭环带宽提升了4.54倍。新型结构滤波器对于机械谐振的抑制和控制系统的性能提升有明显作用。     

基于相位偏移自适应LMS算法的电磁轴承柔性转子系统多频激励补偿控制

针对电磁轴承柔性转子系统在实际工作中受到多频激励的问题,提出了一种基于相位偏移自适应最小均方(Least mean square,LMS)算法的陷波滤波器,从而实现对多频激励的补偿控制.首先建立了电磁轴承柔性转子系统的动力学模型,给出了反馈补偿控制系统的闭环传递函数;然后推导了基于相位偏移自适应LMS算法的陷波器的脉冲传递函数,分析了相位偏移角对陷波器频率特性和闭环系统稳定性的影响,通过分析不同转速段控制系统的根轨迹,得到了全转速范围内使闭环控制系统保持稳定的相位偏移角;最后分别在不平衡激励和多频激励条件下对电磁轴承柔性转子系统振动控制性能进行了仿真分析,结果说明了所提出的基于相位偏移自适应LMS算法的陷波器能有效地抑制柔性转子的多频振动.     

基于自适应干扰观测器的输出反馈控制器设计

针对非线性系统存在外部系统参数矩阵未知的情况,设计自适应律估计未知参数矩阵;构造状态观测器及自适应干扰观测器估计出系统状态和外部干扰;利用估计信息,设计基于自适应干扰观测器的输出反馈复合控制器,补偿和抑制外部干扰对系统的影响.通过仿真对自适应干扰观测器与传统干扰观测器的估计效果进行对比分析,验证了该控制方法对改善系统抗干扰能力的有效性.     

基于自适应干扰观测器的输出反馈控制器设计

针对非线性系统存在外部系统参数矩阵未知的情况,设计自适应律估计未知参数矩阵;构造状态观测器及自适应干扰观测器估计出系统状态和外部干扰;利用估计信息,设计基于自适应干扰观测器的输出反馈复合控制器,补偿和抑制外部干扰对系统的影响.通过仿真对自适应干扰观测器与传统干扰观测器的估计效果进行对比分析,验证了该控制方法对改善系统抗干扰能力的有效性.     

自适应滤波算法消除泥浆脉冲信号中的泵冲噪声

随钻测量系统中自适应噪声抵消器可根据泥浆脉冲信号的特点,运用自适应噪声抵消算法抑制噪声干扰,但同时也会抵消掉部分有用信号,影响后续解码的可靠性。在分析泥浆脉冲信号噪声干扰及自适应滤波算法的基础上,提出一种新的滤波算法,用自适应陷波器来降低主通道信号与参考信号的相关性,保护有用信号不被抵消,克服了以往单采用自适应噪声抵消器存在的最大弊端。实验结果表明,自适应陷波器、自适应噪声抵消器相配合的自适应滤波算法,能在任何信噪比情况下有效滤除泵冲噪声并保护有用信号的能量,简单可靠且适用性强,对提高泥浆脉冲信号的信噪比,降低随钻测量通信的误码率,具有较高的实用价值。     

压电倾斜镜的高压驱动及高速控制

由于压电倾斜镜的机械谐振会降低自适应光学伺服控制系统的校正带宽,本文研究了补偿压电倾斜镜谐振特性的方法。根据压电倾斜镜机械谐振频率特性的动态模型和实测数据,提出了利用压电倾斜镜高压驱动器中现有的可编程逻辑门阵列(FPGA)设计多阶双二次型数字滤波器来优化系统的动态频率响应特性。基于多阶双二次型数字滤波器,高压驱动器能实时补偿驱动对象的频率特性,完成压电倾斜镜的正谐振和反谐振的同时补偿。将其与压电倾斜镜作为一体,可实现平坦的幅频特性,从而避免机械谐振,提高伺服控制带宽。实验结果表明:相对于传统的高带宽高压驱动器,提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器可在同样超调量下使系统误差带宽从56 Hz提高到了80 Hz,并且低频抑制能力也得到提高。实验显示提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器更适合压电倾斜镜的高速动态应用。     

主被动磁悬浮转子的不平衡振动自适应控制

针对主被动磁悬浮控制力矩陀螺转子高速旋转时产生的不平衡振动,提出了基于滑模观测器和陷波器的主被动磁悬浮转子不平衡振动自适应控制方法。该方法采用滑模观测器使同频振动的控制不受磁轴承的刚度参数摄动和磁力耦合的影响,将滑模观测器与陷波器结合,无需区分电流刚度力和位移刚度力,无需设计算法补偿功率放大器的影响,可自适应消除不平衡振动。对该方法进行了仿真和实验验证。仿真结果显示该方法可使同频轴承力大幅减小;实验结果显示,虽然主被动磁悬浮转子的被动轴承不可控,同频振动仍由0.053g减小为0.012g,减小了77%。得到的结果表明,该方法不仅适用于主被动磁悬浮转子,也适用于全主动磁悬浮转子。     

载流薄板式流体滤波器性能研究

提出了一种载流薄板耦合振动式流体脉动抑制原理,研制了一种结构振动式流体滤波器,利用阻尼平衡孔和静压平衡容腔及薄板的振动衰减流体脉动能量,实现了流体谐振和结构谐振的共同滤波。利用小扰度理论对流体耦合作用下载流薄板进行了动力学分析,应用集中参数法分析了滤波器的动态特性,建立了传递矩阵模型,仿真分析得出了理论模型的一致结果。最后对实验样机进行了性能测试,通过对流体压力的时域及频域信号分析,证明滤波器在耦合共振频率点具有良好的流体脉动衰减效果,同时在其滤波带宽范围内,也具有一定的流体系统压力脉动抑制效能,验证了理论分析的正确性,为流体系统压力脉动抑制提供了新方法。     

抑制宽频带局部放电在线监测系统中周期性干扰的直接陷波滤波法的研究

在分析宽频带局部放电在线监测系统中的周期性干扰特性的基础上,从解决自适应直接陷波滤波器被淘汰的原因着手,提出了一种适用于宽频带局部放电在线监测中抑制周期性干扰的直接陷波滤波方法。文中详述了直接陷波滤波器的基本原理及设计方法。通过模拟仿真和实验证明该滤波器能有效的抑制局部放电在线监测中的周期性干扰,并能在滤波的同时实现数据的压缩和特征值的提取。     

雷达天线阵面及天线座炮振响应分析

为了保证天线阵面和天线座在炮击振动下的位移响应满足天线指向的精度要求,应力响应满足强度要求,加速度响应满足模块的设计要求,固有频率满足伺服系统带宽的要求,对雷达天线阵面和天线座的炮振响应进行仿真计算,得到仿真模型的固有模态和固有频率,以及模型的位移响应、应力响应和加速度响应,然后将仿真结果和各项要求进行对比分析,证明了天线阵面和天线座的结构设计合理,雷达在炮振条件下可以正常工作.     

磁电轴承中抑制不平衡振动的陷波滤波器设计方法

为解决陷波滤波器在实际应用中存在影响控制系统稳定性的问题和兼顾系统的干扰抑制和稳定特性,提出了一种陷波滤波器的设计方法。该陷波滤波器采用通用式结构,其中心频率分布在转子转速附近以抑制不平衡振动。陷波滤波器中的其他三个参数,与滤波器的带宽和极点分布相关,可影响系统的稳定性。推导出包含该陷波滤波器的系统传递函数和稳定方程,综合采用根轨迹、频域分析的方法,给出了这三个参数与系统稳定性的关系。然后考虑稳定裕量、刚度、振荡幅度和滤波效果的要求以设计陷波滤波器。试验结果表明,采用该设计方法的陷波滤波器,不仅使磁电轴承的转速衰减率和控制电压噪声分别减小91％和67％,而且也使系统的稳定性指标和附加振荡幅度满足设计指标。     

光电稳定平台中高阶扰动观测器的应用

由于光电稳定平台在稳定视轴时易受到摩擦、风阻、不平衡以及载体扰动等干扰力矩的影响,本文研究了利用高阶扰动观测器抑制扰动力矩的机理和方法。该扰动观测器由控制对象的逆模型和进行了高阶设计的改进型滤波器组成。提出的方法将观测量作为电流环的输入,利用电流环超高的控制带宽抑制扰动力矩。对系统的扰动抑制能力进行了仿真,结果显示高阶扰动观测器对高阶扰动模型具有很好的抑制能力:对于阶跃扰动和斜坡扰动,三阶扰动观测器的抑制率为100%;对于抛物波扰动,三阶扰动观测器的抑制率为99.9999996%。另外,观测器对于控制对象模型的摄动具有很好的鲁棒性。提出的方法可以在提高伺服系统响应速度的同时保证系统的鲁棒性,满足光电稳定平台的应用要求。     

涡街流量计信号估计的自适应陷波方法

本文提出采用自适应陷波方法计算涡街流量计输信号的频率,并给出实验结果。流量计信号为一窄带信号,自适应陷波抑制一个特定的涡街频率,并且几乎不受位于带宽以外频率的影响。此自适应陷波器只需估计一个参数,频率计算非常简单,与以前的频率估计方法相比,它以前的频率估计方法相比,它有许多优点,是一种有效的新方法。     

高精度测速雷达伺服带宽自适应设计与实现

针对某型高精度测速雷达虽然设计了带宽可变的伺服控制系统,但没有实现自动变带宽的问题,文中提出了一种基于分段PID控制的伺服带宽自适应方法。文中主要研究了带宽的计算方法和某型高精度测速雷达带宽设置及存在的缺陷。根据跟踪雷达带宽范围窄的特点,设计了带宽自适应方法,即预设3组PID参数对应不同的伺服带宽,根据跟踪角速度大小切换相应带宽。仿真验证表明,该方法带宽切换平稳,速度变化平滑,在高速、低速下均能获得良好的动态响应,相比固定带宽具有更好的适应性和控制效果。     

跟踪雷达天线随动系统的反馈校正及特性改善

文中介绍了跟踪雷达天线随动系统的电路组成，建立其数学模型，采用MATLAB语言完成了动态仿真。详细分析了反馈校正环节对系统特性的改善，为天线随动系统提供了调试数据。     

基于极点配置的推力矢量伺服系统控制策略研究

针对推力矢量伺服系统提出了一种采用状态反馈对系统极点进行配置的方法,同时采用该方法设计了Luenberger状态观测器,在此基础上实现了伺服系统的稳态控制。通过仿真和实验表明,采用该方法设计的推力矢量伺服系统的性能优于基于输出反馈的PI-陷波滤波控制的系统性能。     

高速进给的自适应滑模控制器设计

数控技术的发展要求伺服进给系统具有高带宽、强的扰动抑制能力和鲁棒性,以取得高精度的轨迹跟踪性能.设计了一种具有鲁棒性的自适应滑模控制器,利用一阶共振陷波滤波器抑制系统的共振,同时在控制环中加入摩擦前馈补偿,提高进给运动反向时的精度.最后通过实验和仿真比较了各种控制策略的优劣,验证了提出的带有摩擦力前馈补偿和陷波滤波器的滑模控制策略不仅可以获得高精度的加工轨迹,而且具有良好的抗干扰性和鲁棒性.     

某机载雷达天馈伺系统随机振动分析

文中针对某机载雷达天馈伺系统,进行使用环境下的随机振动分析。首先建立天馈伺系统的有限元模型,进行模态分析,得到系统的固有频率和对应振型,然后采用模态叠加法计算系统在随机激励试验谱线作用下的应力、位移响应,最后对结构的强度进行校核并提出结构改进的方向。分析结果表明,该天馈伺系统可以满足产品的使用环境要求并具有一定的安全余量。