同步电机参数在线小扰动辨识技术研究

针对目前同步电机参数辨识方法存在的对输入扰动信号要求严、不能计及非线性因素等缺陷，对同步电机参数在线小扰动辨识技术进行了研究．构建了同步电机参数在线采集系统，建立了同步电机的恰当电路模型和状态方程，采用最大似然估计法在轻载和低励磁状态下辨识电机的线性参数，然后在磁路饱和状态下对饱和参数进行辨识修正，最后在大扰动的情况下，对参数和模型进行检验、修正．仿真计算结果与实测数据吻合较好，证明了文中所提出的同步电机参数辨识技术的有效性．     

基于理论建模和ARX模型的定位平台系统辨识

为了解精密定位平台的系统特性,建立了单输入双输出动力学模型,并设计相应的定位实验。对原始实验数据进行离散数据插补和归一化处理,在实验数据和动力学模型的基础上,采用最小二乘法进行未知参数的辨识。采用基于ARX模型的系统辨识方法对内工作台系统进行辨识。两种辨识结果的对比显示,基于ARX模型的辨识结果与实际数据更加吻合,适合描述系统特性;而基于理论模型的辨识结果则更加贴近系统实际结构,对系统结构优化有指导意义。     

飞机总体设计中的一种多目标鲁棒优化方法

 提出一种基于灵敏度的多目标鲁棒优化方法。针对各维设计变量存在扰动的情况，在原约束多目标优化模型上，附加偏差目标函数，并采用最差估计法对约束条件进行鲁棒可行性调整。采用全局敏度方程方法来计算目标函数和约束函数对设计变量的敏度，进而采用Pareto遗传算法搜索约束多目标优化问题的非劣解集，设计者可以根据不同的设计准则从中选择合适的设计点。将上述方法用于飞机总体参数优化设计，并与采用常规优化方法所得的优化结果进行了分析和比较。     

基于深度学习的单自由度机械臂定位可靠性估计

针对单自由度机械臂的系统中存在多个区间不确定性参数,并在工作时受到外部随机扰动的影响,提出了一种基于深度学习神经网络模型的方法来估计单自由度机械臂的定位可靠性。对系统进行不确定性分析,利用区间数描述系统动作过程中的不确定性参数,建立单自由度机械臂的不确定模型;区间不确定参数在一次动作过程中可视为定值,通过实验数据结合参数辨识的方法辨识出几组实验的参数,并验证单自由度机械臂仿真模型的准确性;对区间不确定参数进行拉丁超立方采样代入仿真模型,机械臂在外部随机扰动中实现定位,得到训练神经网络模型的样本数据,构造基于Levenberg-Marquardt(levenberg-marquardt,LM)算法的神经网络模型,进行了Monte-Carlo仿真分析,估计了单自由度机械臂的定位可靠性为84.12%。最后通过多组实验数据的分析,表明提出的方法具有高效性和有效性,可为其他非线性复杂系统的定位可靠性估算提供了新的思路。     

混合不确定柔性板系统μ综合振动主动控制实验研究

以柔性板结构为被控对象,提出混合不确定模型μ综合控制器设计方法并进行了实验验证.首先识别出柔性板实验系统的传递函数模型以及对应的状态空间最小实现模型;在此基础上,利用对系统矩阵的特征值分解和线性分式变换设计了将模态参数摄动提取成正则不确定块对角阵的方法,同时将剩余模态表示成高通滤波器形式,再通过引入虚拟不确定块,构建了考虑系统外扰抑制性能和控制增益约束性能的μ综合控制器求解过程.柔性板附加质量时的振动控制实验结果显示,随机扰动时相对LQR控制降噪量提高了4 dB,有效地解决了混合不确定柔性结构的振动控制问题.     

密集模态挠性结构振动的自适应逆控制

一般空间大型挠性结构具有模态密集和参数随特殊空间环境变化的特点,给振动控制系统的设计带来严峻的挑战。常规的固定参数控制器,能很好地解决密集模态挠性结构在相当长的一段时间内不发生变化且其模型可以较为准确获取的一类问题,但结构参数变化时控制效果变差甚至系统失稳。为此研究了密集模态挠性结构振动的自适应逆控制,在二维密集模态挠性板振动控制实验系统上,实现了扰动的有效抑制,其控制效果比固定参数控制器要好;当系统结构参数发生变化时,自适应逆控制系统能够自动重新进行在线辨识和控制器参数自适应调整,达到新状态下扰动的有效抑制。     

结构物理参数识别的多尺度参数卡尔曼滤波方法

经过正交小波变换后,低尺度上测量信号的信噪比提高。应用小波变换将结构的激励信号和响应信号分解到不同尺度上,得到不同尺度上结构的状态方程和测量方程,结合动力学系统辨识的参数卡尔曼滤波方法,提出了结构物理参数的多尺度参数卡尔曼滤波辨识方法。理论分析和数值算例表明:在多尺度上对结构参数进行辨识比在单一尺度上辨识能获得更高的精度。     

用局部点振动数据重构系统物理参数

本文提出用系统的局部振动测量来识别其物理参数的一种方法。文章首先运用微分方程的算子解法，将描述结构振动的动力学方程转化为由测量点信号表示的输入输出系统参数模型，并建立该模型参数─—系统参数与物理参数间的对应关系，然后运用系统辨识技术识别出该系统参数，最后利用系统参数与物理参数间的映射关系，反推出待识别系统的物理参数。     

低阻尼多变量系统频率响应函数的非参数辨识方法

针对由于低阻尼带来的频率响应函数在共振峰处难以精确建模与估计的问题,基于局部有理模型,发展一种动态多变量系统的非参数辨识方法。为消除最小二乘法导致的参数估计偏差,通过引入权重函数构建新的成本函数,实现参数的一致估计,给出数值稳定的参数优化算法,并构造估计频率响应函数的不确定区间。然后,将建立的频率响应函数非参数辨识方法扩展至变量带误差系统情形。最后,通过仿真和实验验证了该方法的有效性。     

具有刚性运动基的柔性结构振动主动控制

针对具有刚性运动基的柔性板结构的振动主动控制进行了研究。建立了包含压电机敏元件的、具有刚性转动体与二维柔性板的、刚柔耦合系统的振动数学模型;获得了系统的状态方程、传感方程与反馈控制方程,根据输出反馈控制原理,求得了反馈增益矩阵,在此基础上进行了实验研究,实验结果证明了理论研究的合理性和有效性。     

一种挠性航天器的自适应姿态控制与振动控制

挠性航天器三轴姿态控制与振动控制需要处理复杂的姿态运动学耦合、动力学力矩耦合、挠性模态与刚体的动力学耦合，以及在轨航天器挠性附件的参数不确定等问题。基于频带分离方法分别设计了姿态控制器和振动控制器，其中的挠性附件振动对姿态的影响以时变干扰模型进行考虑。利用奇异摄动理论，设计了姿态控制器。该控制器由快速角速度环和慢速角度环两回路组成，采用具有较强抗干扰能力的积分型SDRE（State-Dependent Riccati Equation）控制器进行姿态指令跟踪。对于挠性振动，设计了独立模态控制的正位置反馈（PPF）控制器，通过对一阶控制器参数进行调节，使系统当存在结构不确定或参数变化的情况时仍能较好地收敛，保证了系统的鲁棒性。最后仿真表明了在干扰力矩下姿态的稳定性和振动的快速抑制。     

基于ERA模型辨识的H∞振动主动控制试验研究

针对外扰作用下的尾撑式风洞测力模型进行H_∞鲁棒控制试验研究。采用ERA算法(Eigensystem Realization Algorithm)进行模型辨识,可直接获得受控系统动力学方程。为保证系统的稳定性和鲁棒性,结合H_∞混合灵敏度优化方法设计控制器,实现受控模型垂向前两阶模态的振动控制。试验结果表明,结合ERA辨识模型设计的控制器能够有效抑制模型振动,能够将前两阶振动幅值抑制到无控制时的10%以下。     

自适应控制算法在振动主动控制中的应用

通过试验研究主动控制振动传递的效果。采用频率在线估计和跟踪滤波的自适应控制方法,将以分量型式抑制谐波干扰引起的振动。在控制过程中,通过递推计算进行频率估计,用中心频率随动的带通滤波器进行信号跟踪,并在基本LMS方法的基础上形成自适应控制器。建立了多点控制试验台,实施跟踪滤波的自适应对消。结果表明：自适应方法能够很好地抑制谐波干扰的影响;对于多点隔振,控制通道之间存在强烈耦合作用,整体隔振效果与被控结构的振动模态相关。     

基于多回路扩张状态观测的加筋壁板结构多模态振动控制

摘 要：针对加筋壁板结构的多模态主动振动控制中存在输出叠加和控制输入耦合的问题,结合多回路线性扩张状态观测器(multi-LESO)和线性PD反馈控制律,设计一种不依赖结构数学模型的多模态线性自抗扰复合振动主动控制策略。首先,将其它模态的输出叠加和控制输入耦合看成是广义干扰,每个独立回路的线性扩张状态观测器能够估计出这种广义干扰,再通过前馈补偿的方式抵消这种影响;然后分别独立设计每个独立模态的线性PD控制器。最后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了四面固支压电加筋壁板结构的主动振动控制试验平台,进行了几种激励情况下的多模态线性自抗扰振动控制实验。结果表明,提出的方法不仅能够有效的抑制加筋壁板结构由于前两阶共振频率引起的振动,而且具有良好的抑制不确定因素引起的整个结构波动的能力。     

微制造平台微振动的最优控制

采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件，并采用最优控制理论设计其主动控制器。研究了在不同的性能指标加权阵的情况下，该主动振动控制系统对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动的控制效果。研究表明性能指标加权阵对振动控制效果影响非常大。通过大量的仿真实验确定了一组性能指标加权阵，使所设计的主动控制系统能在较宽的频率范围对基础干扰和直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制。     

高速列车非线性空气悬架自适应反步控制研究

悬架系统是高速列车的重要组成部分之一。针对高速列车空气悬架的非线性特性,以空气弹簧的实验为基础,依据实验数据建立非线性模型。进而在所建模型的基础上考虑系统参数的不确定性以及外部扰动进行自适应反步控制。仿真结果表明:建立的控制器在非线性的模型中不仅能够克服参数不确定性的问题,使系统具有更强的鲁棒性,还可以解决系统扰动带来的影响,使车体在不同速度的运行中,都能够保持较低的振动,从而提高高速列车运行的平顺性和舒适性。     

主动隔振与水下声辐射控制的实验研究

建立一个包括有机玻璃水箱和主动隔振器的实验系统,研究主动隔振对降低结构振动及其声辐射的有效性。实验模型的建立是基于流固耦合系统的有限元分析和局部模态测试,通过数值分析确定辐射面的振动模态以及辐射声场分布。扰动源的干扰频率接近辐射面固有频率,在水中形成共振状态下的辐射声场。扰动源采用四点主动隔离,四个电磁作动器同时控制并采用自适应对消算法,抑制扰动源周期性干扰引起的振动。实验结果表明主动隔振能够明显降低平板的辐射声压。     

斜拉桥拉索的参数振动有限元分析

为探讨斜拉桥拉索发生大幅参数振动的条件,以及在振动过程中拉索的振幅和张力波动的特点,本文利用作者建立的几何非线性结构非一致激励响应分析方法,进行了斜拉索的参数振动有限元分析。分析表明：桥面的面内激励易使斜拉索的振动包含面外对称振型,从而出现组合振动现象;而桥面的面外激励只激起面外对称振动,不易引起斜拉索的面内振动;增加斜拉索的阻尼可抑制其振幅,缩小其发生大幅振动的频率范围,但其张力波幅却相应增加。所得结果与以往研究者的解析结果及实验观测现象相一致。     

热环境中功能梯度圆柱壳内共振非线性模态

研究热环境中无限长功能梯度薄壁圆柱壳内共振非线性模态,给出系统发生内共振条件;采用多尺度法建立系统具有内共振的非线性调谐方程;讨论梯度指数、温度变化及振动能量对系统非线性模态频响特性影响。研究表明,随调谐参数的变化,系统非线性模态会发生分岔;调谐参数分岔值取决于梯度指数、温度及振动能量。     

分布式TMD对双密频结构的减振研究

针对密集频率结构的减振问题,以典型的2自由度对称结构为例,研究基于H2性能的梯度优化法对密集模态振动减振的分布式TMD(tuned mass dampers)的参数优化和减振效果。建立适合闭环静力反馈控制的组合系统模型,将基于H2性能的梯度优化法扩展至分布式TMD的参数优化;定义针对密集模态振动的控制输出和无量纲评价指标,分析了控制输出的模态控制权重对优化参数和评价指标的影响,指出能使评价指标峰值相等的模态控制最优权重,进一步给出优化参数和评价指标随模态密集度的变化规律;与经典方法对TMD的设计相对比,分析和验证了基于H2性能优化的分布式TMD的良好减振效果,并确认在TMD个数增多时基于H2性能的梯度优化法将具有更佳的优化效果。