自适应LMS算法在汽车悬架振动主动控制中的仿真研究

本文对汽车悬架振动主动控制的LMS(Least Mean Square)算法进行仿真研究。基于自适应LMS算法的控制器运算简单、适应性强。以正弦信号激励两自由度悬架振动系统模型，在计算机上利用matlab软件进行仿真，结果表明LMS算法能显著地改善汽车悬架的性能。     

磁流变阻尼器座椅悬架的LMS自适应控制研究

为了提高磁流变座椅悬架控制系统的实时性、高效性、简洁性,减小车辆座椅悬架的振动,选用LMS自适应控制算法,将阻尼器的模型与控制算法相结合,并增加道路谱下的实验验证.先对座椅用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,并在此基础上建立阻尼器的双曲正切模型,建立简化的座椅悬架单自由度系统模型,在阻尼器模型的基础上设计了适合磁流变阻尼器座椅悬架的LMS自适应控制算法,并在道路谱下进行了仿真与实验.结果表明,采用LMS自适应控制后的磁流变阻尼器半主动悬架系统相对于被动悬架,仿真时座椅加权加速度均方根值减小35.7%,实验时座椅加权加速度均方根值减小32.8%,算法可有效抑制悬架振动,且控制过程简单,具有较好的实际应用价值.     

基于自适应切比雪夫滤波器的非线性有源噪声控制

提出一种基于自适应切比雪夫滤波器的非线性有源噪声控制算法FCLMS。FCLMS算法使用传统的Fx LMS结构,将初级噪声使用第一类切比雪夫多项式展开,进而拟合该信号,而后使用LMS自适应算法进行噪声控制。该算法的计算复杂度低于2阶VFx LMS和1阶FS LMS算法。在不同的仿真模型下的仿真结果表明,该算法控制效果均达到或优于VFx LMS和FS LMS算法,且收敛速度快。     

一种汽车主动悬架系统模糊控制器设计及试验

设计了一种在线可调整的模糊控制器，其模糊控制规则表可以用解析的方法进行计算。不仅体现了模糊控制算法对非线性系统具有的明显优势，而且利用LMS自适应模块调整模糊控制器的修正因子，改善单一模糊控制算法对专家先期经验的依赖缺陷。针对简化的汽车模型，在以单频信号作为激励源的仿真研究过程中，该算法对悬架系统的振动控制收到了较好的效果。在两自由度的悬架系统试验台架上进行了试验研究，结果进一步证明该算法的有效性。     

基于非线性自适应滤波算法的齿轮传动系统振动主动控制

为了削减齿轮传动系统的振动响应,提出了在靠近激励源处附加压电堆作动器同时抑制两对齿轮振动的双通道主动控制结构。鉴于Fx LMS自适应滤波算法对非线性系统应用的局限性,采用了一种非线性自适应滤波双线性Fx LMS(Bilinear Fx LMS,BFx LMS)算法。由于次级通道的准确性对于BFx LMS算法的控制性能有很大的影响,而应用较广的叠加噪声次级通道辨识技术会降低控制系统的效果,因此采用了一种直接估计误差技术对次级通道进行在线辨识,搭建了二级齿轮传动系统振动主动控制试验台,利用d SPACE作为控制器进行了半实物仿真试验。试验结果表明,在以两对齿轮啮合基频为衰减目标时,应用BFx LMS算法和Fx LMS算法控制的齿轮箱体上的振动都有明显的减弱,而BFx LMS算法在齿轮传动系统主动控制应用中有更好的控制效果,在第一对齿轮啮合基频处可以达到11 d B的衰减量,在第二对齿轮啮合基频处可以达到10 d B的衰减量。     

环境噪声主动控制算法的研究与实现

噪声主动控制技术是环境降噪的新技术,主动控制算法是其核心的问题之一。在研究滤波-X LMS主动控制算法基础上,提出了基于ⅡR滤波器的滤波-U LMS主动控制算法。对存在声反馈时的噪声主动控制中,可以提高系统的稳定性。设计了自适应主动噪声控制系统,对滤波-X LMS与滤波-U LMS主动控制算法进行了仿真和实验,结果表明,两种算法均能有效地应用于噪声主动自适应控制中,滤波-U LMS具有更好的宽频降噪效果。     

磁悬浮主被动隔振系统自适应控制及非线性补偿

针对船舶机械设备低频线谱隔振,提出采用磁悬浮作动器的主被动隔振系统,研究自适应振动控制方法。对磁悬浮作动器用于主被动隔振时的非线性效应进行分析,并采用理论建模及测试修正相结合方式,建立作动器的非线性逆模型,提出具有非线性逆模型补偿环节、分频段控制的改进Fx LMS算法,运算量小、实时性好。多通道磁悬浮主被动隔振装置实验结果表明,该自适应算法能显著减小低频线谱振动能量,可有效抑制作动器非线性引起的振动。     

基于卡尔曼滤波的有源噪声自适应逆控制

提出在自适应逆控制建模中,用卡尔曼滤波代替LMS滤波,并对比研究了LMS、RLS、KALMAN三种算法。提出基于滤波-U卡尔曼的自适应逆控制,并将其应用于有源噪声控制中,取得了良好的降噪效果。     

汽车半主动磁流变悬架的自适应双模糊控制方法

为了减小汽车俯仰角、提高汽车平顺性，以磁流变减振器为控制对象，提出了自适应双模糊控制的半主动悬架系统。在实验室实际测试基础上，建立了磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型和基于该磁流变减振器的半车四自由度汽车半主动悬架数学模型。分别以车身质心速度、俯仰角速度及其偏差变化率作为模糊控制器输入，设计了自适应双模糊控制器，实现了车辆半主动悬架的自适应模糊控制。利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真，获得车身加速度、悬架动行程及车轮动载荷的时域响应特性，并对仿真结果进行了对比分析。结果表明，自适应模糊控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统，而且对路面破坏小，并对运行工况有一定的适应性。     

直升机结构响应自适应控制的频域双LMS法

传统的频域结构响应自适应控制都是根据确定性最优准则求得控制量，这种方法计算量大，且对外扰敏感常常导致求得的电压有较大波动，尤其在控制开始时刻。本文提出对控制通道频响矩阵与外扰响应幅进行在线识别与最优控制量求取的双LMS法。对某型直升机空测数据与其控制通道频响函数实测数据进行仿真，结果表明改进方法在保证控制效果和识别结果与原方法基本不变的同时，不仅能大大降低计算量，减少调整参数，而且能有效地缓和控制量的波动，具有更好的鲁棒性。     

基于饱和约束LMS算法的磁悬浮隔振器控制研究

研究磁悬浮隔振器的抗饱和减振控制,针对限幅抗饱和法容易激起磁悬浮隔振器共振和Boaz Rafaely抗饱和算法的阈值很难确定,如果阈值选择过大容易激起磁悬浮隔振器共振,如果选择过小则损失减振效果这些问题,提出一种饱和约束处理方法,即加入连续惩罚函数方法。推导相应的改进LMS算法并设计出抗饱和自适应前馈控制律。通过仿真和在磁悬浮隔振器系统上进行实验对比,验证这种方法相对于限幅抗饱和算法和Boaz Rafaely抗饱和算法具有一定的优越性。     

模糊自适应滤波的主动控制方法研究

由于主动控制中广泛使用的自适应滤波 - x L MS算法只适用于线性控制问题 ,针对一些非线性问题 ,本文提出利用一种非线性自适应滤波方法——基于模糊逻辑系统的自适应滤波方法来解决一类参考信号与外扰呈非线性函数关系的前馈主动控制问题。仿真结果表明 ,该模糊自适应滤波器优于线性滤波器的控制效果     

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。     

多通道自适应有源噪声控制研究

对多通道滤波-X LMS和滤波-U LMS算法进行了研究。统一滤波-X LMS和滤波-U LMS算法的计算公式并进行了仿真。设计多通道自适应有源噪声控制系统,利用滤波-X LMS算法进行封闭环境的噪声控制实验。将此系统应用于公交车的噪声控制,取得良好的降噪效果。     

基于自适应滤波的电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制

为了有效抑制由质量不平衡引起的电主轴-刀具系统的不平衡振动,本文提出了一种基于最小方差的分块(FBLMS)自适应滤波的电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制方案,该控制方案中用来抑制振动的力源于无轴承电机径向磁悬浮力产生的原理。本文首先研究了双绕组感应型电主轴的结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了感应型柔性电主轴-电主轴-刀具系统的动力学模型以及研究了FBLMS自适应滤波控制算法,设计了感应型柔性电主轴-电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制系统,通过有限元法来确定径向控制力的系数以及单边磁拉力的系数,研究了经典PID控制器以及FBLMS自适应滤波控制器对刀具端的不平衡振动的控制效果,结果表明采用FBLMS自适应滤波控制器对抑制电主轴-刀具系统端不平衡振动具有更佳控制效果。     

基于LMS算法的磁悬浮轴承系统振动补偿

主动磁悬浮轴承转子高速旋转时会对系统产生周期性不平衡激振力响应,此响应会降低系统的控制精度、稳定性以及限制转子速度的提高等.针对此响应对系统的影响,首先,从轴承转子机械特性及系统控制过程分析系统周期性力产生的原因;其次,以振动在系统控制过程中体现的正弦形式信号为处理对象,采用最小均方差(LMS)算法与数字PID联合控制的方法实现滤波补偿;然后,通过分析定步长LMS算法与PID参数及被处理信号的频率的相互影响,提出了一种依据转子位移信号频率变化而实时变频切换补偿的控制策略;最后通过实验台实验验证了方法的有效性,为轴承转速的进一步提高奠定基础.     

简化的结构振动自适应前馈控制方法研究

发展一种基于ARX模型描述的实时自适应前馈控制系统,并将其应用到具有拟周期扰力的结构振动控 制中。采用RLS算法处理在线辨识问题,而采用LMS算法进行控制律的更新。实时控制中,辨识和控制的计算都由高 速数字信号处理器完成。此种方法,对于周期扰力以及拟周期扰力激起的结构振动响应都有很好的控制效果。     

主动控制式电磁液压悬置隔振性能研究

在原有液压悬置的基础上,提出一种利用电磁作动器为主动控制元件的主动悬置,研究了电磁作动器的频率特性,并建立了该悬置系统的力学及数学模型.选择滤波后的x-LMS算法作为控制算法,利用Matlab软件,仿真分析了该悬置的隔振性能.结果表明：在不同转速下,主动悬置系统都能使传递到车身的振动力大为减弱,在2秒钟时间内就降到无主动控制时的10%以下,说明采用主动控制后的悬置能有效隔离发动机的振动.     

虚拟传声器的有源噪声控制

研究虚拟传声器的有源噪声控制问题。该技术适用于控制区域不适合放置误差传声器的场合。将误差传声器置于控制区域之外，得到测量误差。采用前向差分预测算法预测控制区域内的残余误差信号，然后利用自适应LMS算法，得到最优的噪声控制滤波器。为了尽量消除预测中存在的误差，采用自适应变权值预测算法。仿真结果表明该方法能有效地抑制噪声，使控制区域内的噪声信号得到明显衰减。