双线圈电磁反力式混合型主动悬架研究

研究一种含双线圈结构的电磁反力式混合型主动悬架。在电磁反力作动器内部增设次线圈,用反馈次线圈电压作为内环优化作动器主动控制特性,从而改善悬架系统稳定性并使外环增益得以提高。利用MATLAB软件分析该混合型主动悬架的频率特性。结果表明,双线圈结构加双反馈控制能使该新型悬架在较宽的频带内实现理想的天棚阻尼,汽车综合性能得到提高。     

薄壁工件铣削加工振动主动控制实验研究

针对薄壁工件在铣削加工过程中的振动问题,采用主动阻尼装置对薄壁工件进行了铣削振动控制实验研究。首先,对主动阻尼装置的原理进行了阐述;然后,建立了薄壁工件的有限元模型,并对其进行了ANSYS模态分析;最后,搭建了铣削振动主动控制试验台,进行了主动控制实验,将惯性作动器分别安装在工件的不同位置和铣床主轴上,对不同工况下主动阻尼装置的振动控制效果进行了对比分析。实验及研究结果表明:主动阻尼装置可以有效抑制薄壁工件的铣削振动,降幅最高可达40.6%;将作动器置于工件的减振效果优于将其置于铣床主轴的效果;且作动器离铣刀切削位置越近,振动控制效果越好。     

基于H∞算法的燃气轮机振动主动控制

燃气轮机机匣在工作状况下受多种零部件的影响会产生复杂的振动,将导致机组工作噪声升高、意外停机、减小设备使用寿命等问题。文中介绍了一种利用电磁致动器对燃气轮机机匣进行主动控制的方法,通过利用机匣主要振动位置处的加速度信号作为反馈信号,对系统采用H_∞算法进行振动主动阻尼。实验结果表明,提出的主动阻尼方法可显著提升机匣的动刚度,并大幅减小机匣振动。     

基于Stewart平台的星上微振动主动隔离/抑制

针对星上微振动主动隔离/抑制的要求,以VCM(voice coil motor)作动器Stewart平台为控制装置,通过对其动力学模型解耦将控制转化为SISO(single input single output)问题;分析了Skyhook控制方法的隔振效果及其对抑振的局限性,在控制系统中加入了PFF(positive force feedback)控制回路,并引入加速度反馈环节以提高系统的鲁棒稳定性,形成一种振动主动隔离/抑制控制方法;利用Stewart平台的单杆开展了基础扫频激励和负载单频直接干扰共同作用下的S-DOF(single degree of freedom)微振动主动隔离/抑振控制实验,建立了Stewart平台刚/柔混合动力学模型并通过仿真研究了6-DOF振动主动隔离/抑振控制效果。实验和仿真结果表明:该方法可实现良好的振动主动隔离/抑制效果且性能稳定。     

主动约束阻尼梁的分段线性二次规划自适应减振控制

为了提高对主动约束阻尼梁的减振效率和稳定性,依据能量法和有限元法建立压电约束阻尼梁的动力学模型,应用Ritz法缩减了系统模型,根据模型特点采用加速度二级反馈减振控制,并对控制系统Lyapunov方程的稳定性进行了证明,基于此提出一种分段线性二次规划(Piecewise linear quadratic programming,PLQR)自适应减振控制方法。通过对多种控制方式和不同初始频率时简支梁振动特性的分析,表明控制增益和补偿频率的选取直接影响减振控制的稳定性和收敛速度;PLQR自适应控制相对于线性二次规划(Linear quadratic programming,LQR)和恒增益恒频率调控对系统振动衰减最快;与被动约束阻尼减振相比,在固有频率附近电压和中点振幅的自适应变换最显著,具有更好的减振效果。     

基于自适应滤波的悬臂梁振动速度反馈控制

分析PVDF(polyvinylidene fluoride)压电效应振动速度测量和悬臂梁振动的主动阻尼控制原理，指出基于压电效应的振动速度测量将引入并放大噪声信号，严重降低振动主动阻尼控制算法的稳定性以及振动控制的效果：提出利用自适应滤波技术对时变的振动速度信号进行滤波，提高速度反馈的主动阻尼控制算法的稳定性，实现悬臂梁振动的有效抑制。最后以一悬臂粱为例，进行数值仿真，验证该方法的有效性。     

主动桁架的控制策略的研究

于桁架结构中集成若干传感器、作动器及控制器,构成主动桁架;针对这一主动桁架,采用传感器和作动器同位配置,分别设计了负速度反馈、LQG和H∞这3种控制器。仿真结果表明,采用速度反馈控制律时,从其极点分布可以看出,同位配置系统零-极点相间排列,当控制作用施加于结构时,结构的阻尼增加,零-极点向复平面的左半平面移动,系统具有鲁棒稳定性;与速度反馈、LQG控制器比较,H∞控制器方法不但可以增加被空模态的阻尼,而且在控制带宽范围以外,使得系统对溢出问题具有鲁棒性。     

一种基于模糊自适应的速度反馈主动抑振方法

为了实现对受到时变气动载荷扰动下悬臂梁式支撑结构振动的有效抑制,建立了基于压电作动器的振动主动控制系统并进行了试验研究。首先,分析了风洞模型振动主动控制的原理,并提出了一种内嵌于支杆内部的压电陶瓷叠堆式作动器的减振器结构;进而,提出了结构振动状态的评价指标,结合模糊逻辑设计了一种自适应变增益速度反馈控制方法;最后,搭建了试验验证平台,对主动控制系统进行了试验,并将提出的模糊自适应控制方法与传统速度反馈的效果进行了对比。试验结果表明,该控制系统与方法具有较高的稳定性与效率,在激励试验中振动速度幅值小于未控制时的18.2%。该系统与控制方法对扰动具有自适应调节能力。     

电磁式惯性作动器的结构振动自抗扰控制

针对四边固支板结构振动主动控制中存在的系统模型不准确性和内外干扰等问题，利用惯性作动器提出一种基于自抗扰控制器的主动控制方法，并且研究自抗扰控制器中观测器带宽、PD控制器参数，控制器增益对振动控制性能的影响。首先，建立基于惯性作动器的四边固支板振动控制系统的状态空间模型。然后，利用三阶线性扩张状态观测器估计整个振动控制系统的不确定性和状态变量。此外，从理论上分析自抗扰控制器各参数对振动控制性能的影响，以获得良好的振动控制性能。最后，基于NI-PCIe 6343采集卡搭建了半实物实验平台，并在Matlab/Simulink中desktop real-time下验证了理论分析的准确性与自抗扰控制的有效性。结果表明，自抗扰算法用于振动控制是可行的，当控制器其他参数不变时，可以在一定范围内提升观测器带宽或降低控制器增益可以提升控制效果，调节PD控制器参数对控制效果影响不大。     

基于机敏材料的冗余度柔性机器人弹性动力响应最优控制

为了改善冗余度柔性机器人的动力学品质,采用了振动主动控制方法。设计了具有压电作动器与应变传感器的机敏连杆,构造了冗余度柔性机器人振动主动控制系统的状态空间表达式。利用独立模态空间控制理论设计状态反馈控制器,获得了压电作动器的实际控制电压,并根据连杆中点的应变信号对系统状态进行了近似估计。最后,以平面3R冗余度柔性机器人为例进行了计算机仿真,其结果证明了这种振动主动控制方法的有效性。