基于FX-LMS算法的微振动主动隔振控制系统开发

控制系统是基于压电智能结构的各类微振动主动隔振系统的核心部分,而控制性能好、运算快速、实现方便的控制算法则是控制系统开发的关键.基于FIR数字滤波器,并应用FX-LMS自适应算法,对基于压电智能结构的各类微振动主动隔振系统的控制算法进行推导,并对其实现过程进行分析,以便于控制系统开发.在此基础上,利用该FX-LMS算法开发了某一维微振动主动隔振平台的自动控制系统,用于对该算法的控制效果进行实验测试和验证.实验结果表明,所推导的FX-LMS算法具有良好的控制效果,应用领域广阔.     

Ｓｔｅｗａｒｔ主动隔振平台的神经网络自适应控制

针对Stewart主动隔振平台,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的多输入多输出自适应隔振控制方法.考虑外界振动对Stewart主动隔振平台动态特性的影响,建立了隔振平台在工作空间中的动力学模型.推导出RBF神经网络的权值矩阵、高斯基函数中心和宽度的在线自适应调节律,以使神经网络快速逼近系统的非线性动态函数.应用Lyapunov稳定性理论,证明了在扰动力和神经网络逼近误差有界的条件下,闭环控制系统滤波误差和RBF神经网络各调节参数估计误差的一致最终有界.仿真结果表明,该控制方法能有效地抑制不同方向的低频有界振动.     

主动隔振平台中六加速度计配置方式仿真分析

为了实现空间高微重力主动隔振平台的主动隔振性能,需要精确测量平台振动。首先采用线加速度计测量刚体线加速度和角加速度的动力学原理,重点研究两种采用六个单轴线加速度计的配置方式及其解算公式,并对圆形配置方式的安装误差作了分析,通过仿真分析验证得到结果表明,六加速度计的圆形配置方式可用于目前研制的高微重力主动隔振平台的振动测量。     

基于新型压电致动器的微隔振平台系统

为实现微隔振平台的自适应控制,设计了具有驱动和传感功能的第三代压电致动器,针对其直接应用于微隔振系统隔振效果不是很理想的现状.从理论上分析了导致结果不理想的原因,提出一种改进方法,通过理论建模分析和试验研究,结果表明:该方法虽然降低了致动器位移增益.但具有较好的隔振效果.     

Stewart并联机构主动隔振平台的非线性L2鲁棒控制

以Stewart并联机构主动隔振平台为研究对象,提出一种非线性L2鲁棒主动隔振控制方法．应用牛顿—欧拉方法建立了由直线音圈电机驱动的隔振平台的完整动力学模型．在模型非匹配不确定性的上界未知的情况下,充分考虑动力学模型的非线性特性、参数摄动以及未建模动态等因素对隔振控制的影响,设计了模型非匹配不确定性上界估计的调节律并推导出鲁棒主动隔振控制律．通过构造合适的存储函数,在理论上证明了系统的稳定性和满足L2性能准则的隔振性能．仿真结果表明,该方法能有效地抑制6个方向的低频振动,得到满意的隔振性能．     

用Matlab仿真非线性混沌振动的主动隔振研究

应用主动隔振原理对Duffing非线性振子设计了参数自调节的PID控制算法，并用Matlab对Duffing振子混沌振动进行主动隔振数值仿真实验，实现了对混沌振动的良好隔振，仿真结果表明，在混沌振动中应用主动隔振技术是有效的。     

光电平台无角位移减振装置设计研究

光电平台是一种利用光电载荷实现目标探测与监视的光电系统,为了获得高质量的图像,设计了一套减振装置来减小振动对成像质量的影响,尤其是减小对图像质量影响较大的角振动.根据空间机构学原理和减振理论,尝试通过空间连杆机构来实现无角位移振动,分析了无角位移减振装置的减振机理,建立了无角位移减振装置仿真模型,计算了不同激励下无角位移减振装置的响应,并与目前普遍采用的隔振方案的角振动隔振效果进行了对比,角振动的隔振效果提高了2个数量级,实现了无角位移振动.分析结果显示无角位移减振装置原理正确,设计合理,能够满足无角位移振动的使用要求.     

Ｓｔｅｗａｒｔ主动隔振平台的神经网络自适应控制

针对Ｓｔｅｗａｒｔ主动隔振平台,提出一种基于径向基函数（ＲＢＦ）神经网络的多输入多输出自适应隔振控制方法．考虑外界振动对Ｓｔｅｗａｒｔ主动隔振平台动态特性的影响,建立了隔振平台在工作空间中的动力学模型．推导出ＲＢＦ神经网络的权值矩阵、高斯基函数中心和宽度的在线自适应调节律,以使神经网络快速逼近系统的非线性动态函数．应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论,证明了在扰动力和神经网络逼近误差有界的条件下,闭环控制系统滤波误差和ＲＢＦ神经网络各调节参数估计误差的一致最终有界．仿真结果表明,该控制方法能有效地抑制不同方向的低频有界振动.

     

模糊控制在ESA地面试验装置主隔振系统中的应用

将模糊控制应用于静电悬浮加速度计(ESA)地面试验装置主隔振系统,用M atlab/S imu link工具建立了控制系统仿真模型,并进行了仿真试验研究。结果表明:采用该控制技术的主动隔振系统有一定的可行性,在频率1~50Hz范围内,控后隔振平台振动幅值衰减51.91%~99.86%。     

双层混合隔振系统隔振效果评价与实验研究

为了对双层混合隔振系统进行全面评价,提出了一种全新的双层混合隔振系统隔振效果评价方法.该方法将混合隔振的评价指标定义为被动隔振指标与主动隔振指标之和,并在自行研制的磁悬浮隔振器上进行隔振实验.实验结果表明,该评价方法简便易行,能够准确地反映被动和主动隔振对不同频段隔振的贡献以及两者之间的相互影响,为进一步优化双层混合隔振器的设计提供了可靠依据.     

一种基于电磁—空气弹簧的非线性隔振器理论与实验研究

本文提出一种主要由空气弹簧和永磁体所组成的具有准零刚度特性的非线性隔振器.首先,通过分析空气弹簧和磁体的受力特性,建立隔振器力-位移关系和刚度-位移关系,揭示隔振器静态力学特性,并分析隔振器参数对系统刚度的影响规律.然后,采用谐波平衡法计算隔振器力传递率特性.结果表明,通过在适当范围内调节系统阻尼比或激励幅值,所提出的非线性隔振器在隔振频率范围内优于普通空气弹簧隔振器.最后,通过实验验证隔振器的隔振性能.该研究可为小振幅甚至微振动系统的振动隔离提供新的参考.     

卫星微振动虚拟仿真技术研究及应用

卫星微振动是影响高精度卫星指向精度和成像质量等关键性能的重要因素;文章针对某卫星微振动力学环境展开分析,研究国内外卫星微振动虚拟仿真方法,借鉴IME颤振分析及刚柔耦合动力学建模分析方法,建立一种卫星刚柔耦合多体动力学微振动仿真分析模型,通过微振动地面试验验证了该仿真方法与卫星仿真模型的正确性;借助该模型,预测卫星在轨微振动环境及卫星微振动的影响,得到卫星载荷安装界面微振动量级在0.002g~0.006g之间,为卫星上敏感载荷的研制及其减振方案的设计提供了参考。     

一种自适应振动主动控制策略及其在C型三维表面检测系统中的应用

基干广义最小方差和一步超前预报理论,围绕三维型面扫描系统中所存在的周期性徽振动问题,提出了一种新的自适应振动主动控制算法.以C型臂式三维激光扫描系统为应用背景,基于来自于该系统的数据样本建立了系统的振动动态自回归滑动平均模型(ARMA模型).采用所提出的自适应控制算法对该模型进行了振动主动控制仿真研究.仿真结果验证了所提出的方案可以有效地抑制C型臂运动过程中产生的振动,提高系统的整体三维检测精度.     

Friction control by micro-vibration of a magnetic recording head under micro-load

To reduce the risk of a head crash in a hard disk drive by reducing stiction/friction at the head-disk interface, micro-vibration was applied to reduce such friction. This friction control between a head and a disk was investigated by means of a model head. The present study investigated the effect of micro-vibration on friction under micro-load conditions and the influence of surface roughness on friction reduction by micro-vibration. These investigations show that micro-vibration of the model head is effective to reduce friction when a slider contacts a smooth disk.     

Six-degree-of-freedom active vibration isolation using a stewart platform mechanism

Intelligent Automation, Inc. has performed a study of a six-degree-of-freedom (dof) active vibration isolation system based on a Stewart platform mechanism to be used for precision control of a wide range of space-based structures as well as earth-based systems. This article presents part of the study results, which includes a new Terfenol-D actuator design and analysis, a design of a Stewart platform as a vibration isolation device, and robust adaptive filter algorithms for active vibration control. Prototype hardware of a six-dof active vibration isolation system has been implemented and tested. About 30 dB of vibration attenuation is achieved in real-time experiments.     

Active vibration isolation based on model reference adaptive control

High-performance instruments are very sensitive to vibrations and jitters. In this article, a new approach towards multi-degree-of-freedom (DOF) active vibration isolation and its application in spacecraft jitter suppression are presented. Model reference adaptive control (MRAC) with acceleration feedback is used to isolate random disturbances. However, a side effect of this algorithm is that displacements at low frequencies are amplified. Thus, the MRAC is augmented with proportional–integral–differential (PID) displacement feedback to suppress vibration displacements. The MRAC-PID composite control is applied to a 4-leg platform to isolate vibrations and suppress tip/tilt jitters. The scheme is also used to isolate 6-DOF vibrations and steer the payload of a flexible spacecraft. Satisfactory performance of vibration isolation and jitter attenuation has been observed.     

基于神经预测的模糊主动隔振控制技术研究

将基于神经网络预测的模糊控制技术应用于静电悬浮加速度计地面实验装置主动隔振系统。神经网络预测模型可以根据当前时刻控制器与隔振平台的输出,能够对下一时刻隔振平台的运动状态提前作出预测,并将这一状态反馈输入到模糊控制器,能够使模糊控制器提前作出判断对隔振平台进行控制。研究结果表明该算法不仅可以限制控制信号的振荡,而且有利于抑制超调,对0.1Hz以上的低频激扰具有良好的隔振效果。