精密隔振平台微振动的H∞控制

设计了一个精密隔振平台6自由度微振动控制系统.该系统以4个空气弹簧作为被动隔振元件,8个超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件.4个垂直方向致动器与空气弹簧平行安装,以充分发挥超磁致伸缩致动器的性能.采用H∞控制算法来设计振动主动控制系统.应用Matlab软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果.仿真结果表明所设计的振动主动控制系统能在较宽的频率范围对地基干扰具有很好的控制效果.     

精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。     

精密隔振平台振动的LQG控制

建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，应用LOG控制算法设计其主动控制器。采用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真结果表明所设计的振动主动控制系统可在非常宽的频率范围对基础干扰和由仪器设备产生的直接干扰所引起的精密隔振平台振动进行有效的控制。     

多自由度平台微振动LQG最优控制

从理论分析和数值仿真两方面,对微振动隔振平台的结构设计及被动控制和主动控制相结合的混合控制系统进行了研究,建立了以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的多自由度混合隔振系统,及其动力学模型和控制系统模型,并利用最优控制理论和相关领域的最新研究成果,对其进行了仿真实验,结果表明所设计的LQG最优控制器能在基础干扰和直接干扰下,使平台在X方向的位移时程和速度时程的控制效果,明显优于被动控制。     

微制造隔振平台振动的模糊广义预测控制

采用主动隔振与被动隔振相结合的技术,建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台6自由度隔振系统及其结构模型。提出一种改进的自适应广义预测控制算法,并与模糊控制结合起来,应用于微制造平台的振动控制中,实现广义预测控制与模糊控制的优势互补。计算机仿真与试验结果表明,所设计的微制造平台模糊广义预测控制系统具有良好的鲁棒稳定性、抗干扰能力和时域性能,可在非常宽的频率范围内将由干扰所引起的微制造平台的振动在被动隔振的基础上减少80%左右,效果显著。     

环境激励下设备平台微振动混合控制的研究

通过对隔振平台隔振特点的研究,采用主动隔振与被动隔振相结合的混合隔振技术,建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩作动器为主动隔振元件的混合隔振系统;针对所设计的隔振平台系统在SIMULINK环境中进行PID控制仿真,并以被动隔振系统为比较对象,考察主动控制效果,并分析比较了考虑与不考虑厂房结构耦合时的控制效果;建立厂房及隔振平台系统的试验模型,进行结构模型试验。根据结构模型试验理论,设计并制作一个三层厂房及双层隔振平台模型,利用PID控制算法,测试系统的隔振效果,并将试验结果和理论分析、仿真结果进行对比分析。     

H2/H∞混合控制在双振动台解耦控制中的应用

研究了基于H2／H∞混合控制的振动台解耦控制器的设计方法，用缩减了高阶模态的降阶模型所设计的控制器对原系统进行解耦控制，引入了模型不确定性，克服了传统的基于模型逆的解耦控制系统鲁棒性能较差的缺点。利用双自由度控制结构的特点，将问题分解为H2和H∞两个最优控制器的设计过程，简化了问题求解的复杂性；通过整形技术提高了解耦控制的效果。与单步设计方法相比，这一双步设计方法更容易实现也更具有灵活性，能进一步提高系统的控制性能。仿真结果表明混合H2／H∞解耦控制方法不仅具有良好的解耦性能，而且能够有效控制结枸振动高阶模态的溢出。     

光学超精密仪器隔振系统的鲁棒H∞控制系统仿真分析

针对光学超精密仪器隔振系统的不确定性,采用被动隔振和主动隔振相结合的混合控制技术,其中主动隔振采用鲁棒H∞控制策略,该方法克服了由模型和干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制模型的非线性和振动的干扰.仿真结果表明,光学超精密仪器在振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制精度.     

具有闭环区域极点约束的H_2/H_∞主动悬架鲁棒控制

以1/4车辆二自由度主动悬架为研究对象,采用同时具有H2性能和H∞性能的H2/H∞鲁棒控制理论,运用线性矩阵不等式工具箱,设计出具有H2/H∞性能要求和闭环区域极点约束的状态反馈控制器。运用闭环极点约束的方法,通过调整传递函数||T∞||∞和||T2||2值在H2/H∞混合控制中的权重系数,实现了悬架闭环系统H2和H∞的性能调节。在时域内和频域内进行了仿真,并与LQR控制器进行了对比分析。结果表明,采用H2/H∞鲁棒控制理论设计的控制器对系统参数不确定具有较好的鲁棒稳定性,而且能够有效地抑制外界干扰,很好地改善系统的动态性能。     

飞行器垂直尾翼H∞鲁棒振动主动控制

以飞行器垂直尾翼模型为研究对象,将H∞鲁棒控制理论的混和灵敏度方法用于解决尾翼模型的多模态振动主动控制问题.通过对垂尾振动控制系统不确定性分析,选择了权函数,设计了H∞控制器并对控制器进行了适当的降阶处理,并对垂尾模型的多模态振动控制进行了主动控制试验.结果表明,结构前三阶模态振动(模态频率分别为3 Hz,5,7 Hz和27Hz)的振幅分别降低了11 dB,11 dB和2 dB,取得了较好的控制效果,验证了H∞控制理论应用于垂尾结构多模态振动主动控制的可行性和有效性.     

微制造平台的精密隔振系统研究

提出了微制造平台的精密隔振系统的设计思路和系统结构,通过对具有良好隔振性能的啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的研究,利用仿生学原理建立了微制造平台的精密隔振系统的整体结构模型,采用主动隔振和被动隔振相结合技术.为了消除线圈发热引起的热变形因素的影响,专门设计了超磁致伸缩致动器的恒温冷却系统.针对微制造平台所处激励环境的复杂性和系统内部存在的非线性,采用了带有两个修正因子二维模糊振动主动控制系统.最终,建立一套可实现微制造的精密隔振系统.     

H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究

讨论了鲁棒H∞控制理论灵敏度和补灵敏度加权因子的选择方法，设计了磁悬浮轴承系统的H∞控制器；研制了基于PC机的磁悬浮轴承实时数控系统，用C语言设计了H∞控制器的软件。仿真结果表明，采用H∞控制，系统具有良好的动态性能、较强的鲁棒性和抑制转子振动的能力。对一个五自由度的磁悬浮轴承系统进行试验研究，结果表明，采用H∞控制器成功实现了五自由度磁悬浮轴承系统的稳定悬浮，在最高转速30000r／min时转子的振动峰峰值小于60μm。     

基础振动下两自由度机械臂的鲁棒控制

研究了基于基础振动的两自由度机械臂鲁棒控制问题.利用非线性状态反馈理论,对模型进行线性化处理,结合混合灵敏度理论,对所建立的机械臂动力学方程进行混合灵敏度频域整形.运用H∞控制理论和结构奇异值μ理论,建立了参数不确定系统的H∞控制框图,采用D-K迭代工具设计H∞控制器.仿真结果表明,在不需要基础运动测量的情况下,控制器能有效减少系统的外部干扰以及良好的鲁棒性能.     

基于混合H_2/H_∞控制的电动助力系统转向路感

针对电动助力转向(Electrie power steering,EPS)系统存在系统模型、干扰等不确定性,以及对系统动态特性的要求,提出EPS系统混合H2/H∞控制器.在EPS系统及整车2自由度数学模型基础上,以驾驶员获得良好的转向路感、系统具有卓越的鲁棒性和较小的力矩波动为控制目标,构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵,运用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响,并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化.EPS系统路感仿真结果表明,基于混合H2/H∞控制的EPS系统,综合了H2控制和H∞控制的优点,具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的路感.     

基于H∞性能指标的旋转机械鲁棒控制器设计

针对大型旋转机械轴系中存在的低频扭振失稳现象,提出一种基于H∞性能指标的鲁棒控制器解析设计方法,该方法不必对控制对象进行互质分解,通过对S/T混合灵敏度函数的研究,避免了权函数繁琐的选取过程,同时能保证其对不稳定和临界稳定对象的有效性,所设计的控制器结构简单,并能实现单参数整定.调节控制器参数,对比仿真结果研究其对相对旋转系统动态特能的影响,最后通过实验平台验证该算法能够实现对旋转机械扭转振动的有效控制.     

磁悬浮球的H∞控制研究

设计了一种磁悬浮球实验系统，建立了磁悬浮球的控制模型。基于H∞混合灵敏度控制理论，研究了加权阵的选取规律和方法，设计了磁悬浮球的H∞鲁棒控制器。开发了功率驱动系统和光电位置检测系统，并用DSP系统实现了H∞控制算法。仿真分析和实验结果表明：该磁悬浮系统具有较高的控制精度和鲁棒性，解决了磁悬浮系统中的建模精度低，外界干扰难以避免等棘手问题。     

微制造平台隔振系统仿生设计

在分析啄木鸟头部独特生物构造及其隔振机理的基础上，运用仿生学原理，采用主动隔振与被动隔振相结合的技术，建立了以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台六自由度仿生隔振系统及其结构模型。实验结果表明，该隔振系统具有很好的隔振效果。     

柔性结构振动跟踪控制H∞混合灵敏度法

基于H∞混合灵敏度控制算法,提出了一种将H∞混合灵敏度控制应用于高阶柔性结构振动跟踪控制的加权函数选择方法.该方法能够快速地使输出信号跟踪到参考信号.首先,建立了振动系统的多输入多输出跟踪控制模型;然后选择合适的性能加权函数和限幅加权函数,引入了模型的不确定性扰动,给出了一种针对高阶柔性控制系统的加权函数选择方法,利用混合灵敏度H∞控制设计方法,将鲁棒反馈控制器设计转化为标准H∞控制问题求解;最后,以一悬臂梁为研究对象,完成了两输入两输出结构振动控制的控制器设计和算法仿真.仿真结果表明,针对高阶柔性结构系统设计的控制器,在保证稳定性的前提下,输出信号对参考信号的跟踪结果满足了预定指标要求.     

微振动主动隔振系统的研究综述

为降低外界微米至纳米范围微振动干扰对精密装置的影响,并提高精密装置的运行精度,研制了微振动隔振平台,并将振动主动控制技术应用于隔振系统中。在明确了微振动定义的基础上,阐述了精密仪器所允许的振源速度标准;基于隔振理论,总结了单自由度和多自由度微振动隔振系统的结构特点;在此基础上,对主动隔振系统中的驱动器进行了总结;考虑到系统的动力学和驱动特性,对结构和驱动器的建模方法进行了论述;基于隔振率、隔振稳定性等指标,对反馈、前馈、复合和新型振动主动控制方法进行了评价;通过对传感驱动一体化、振动能量回收、智能控制技术的分析,预测了微振动主动隔振系统的未来发展趋势。研究成果表明:相比于被动隔振,主动隔振技术具有灵活、高效等优点,基于智能材料(如压电、磁致伸缩)的新型微振动隔振系统得到了广泛的应用,相应的迟滞建模和补偿控制成为了该领域的研究热点。     

H∞混合灵敏度控制在液压伺服系统中的应用

运用H∞混合灵敏度控制理论，针对液压伺服系统的特点，通过仿真，总结了一般加权阵的选取规律和方法，提出采用线性矩阵不等式设计典型电液位置伺服系统H∞控制器的计算方法，并设计了控制器，使系统在保证鲁棒稳定性的同时可以确保系统的瞬态性能指标。通过 设计举例说明了控制器的设计方法，并通过与原系统参数摄动时系统特性的比较，验证了H∞控制器不仅可以提高系统的频宽，改善系统的响应速度,而且可以改善参数变化对系统性能的影响，从而说明际H∞控制器的有效性。