基于迟滞观测器的压电堆补偿控制

压电堆具有反应速度快、能量密度高等特点被广泛应用于精密仪器的作动装置。然而,压电堆输出位移与驱动电压之间存在的迟滞效应会严重影响控制精度。为了补偿迟滞效应带来的影响,提升控制效果,提出了一种基于滑模变结构理论的类Luenberger迟滞观测器,观测器的设计不仅考虑到了模型中的不确定因素,还可在一定程度上减小外部扰动带来的影响。根据反步滑模控制理论设计了一个基于迟滞补偿系统的跟踪控制器,控制器在设计过程中考虑到了观测器的迟滞补偿误差,且具有一定的鲁棒性。通过仿真及试验验证,证明了所设计的控制系统能够良好地对压电堆实施跟踪控制,且控制效果优于传统控制器。     

多频未知时变扰动下的结构微振动鲁棒自适应控制

本文针对多频窄带未知和时变扰动,基于内模原理和Y-K参数化方法,提出一种反馈鲁棒自适应振动的主动控制算法。该算法通过设计PID中央鲁棒控制器,有效解决了次级通道模型未知情况下的鲁棒控制器参数设计问题。同时提出一种变步长最小均方（Variable Step Size Least Mean Square,VSSLMS）方法,可以在保证稳态误差的基础上大幅提升收敛速度,并通过系统辨识实验验证了所提VSSLMS方法相较于其他VSSLMS算法在收敛性能上的优越性。通过结构微振动主动控制实时实验,对比验证了单独采用滤波x最小均方（Least Mean Square,LMS）自适应控制算法、基于LMS算法的鲁棒自适应控制算法和基于VSSLMS算法的鲁棒自适应控制算法的抑振效果。实验结果表明,本文基于VSSLMS算法的鲁棒自适应控制算法在面向双频正弦窄带扰动以及其频谱、幅值突变情况时,都具有较好的收敛性和鲁棒性。     

基于弹性机制的萤火虫优化粒子滤波算法

针对标准粒子滤波重采样导致的粒子贫化问题,提出一种基于弹性机制的萤火虫优化粒子滤波算法.首先,利用萤火虫算法的吸引和移动机制,设计最优粒子引导粒子群体朝高似然区域移动的粒子运动控制策略;然后,评估粒子实时分布情况,根据每次迭代的高似然区域粒子占比值自适应控制粒子的优化强度;最后,检测最优粒子周围的粒子密度,引入弹簧的弹性机制,根据粒子密集度对判断区域内的粒子进行位置调整,使得粒子分布更加合理,提高粒子滤波的精度.实验结果表明,在粒子数目较少的情况下,改进算法滤波精度较标准粒子滤波提高12%sim25%;在同等滤波精度需求下,改进算法的运算时间比标准粒子滤波的运算时间减少20%sim30%,改进算法的综合性能更优.     

多频线谱激励下的混合自适应微振动主动控制

针对多频线谱激励下的结构振动主动控制中的频率失配问题,以并联结构滤波-x最小均方(filtered-x least mean square,简称FxLMS)算法为基础,提出一种混合自适应振动主动控制方法。前馈通道通过多个带通滤波器将多频线谱激励振动的参考信号解耦成为多个单频线谱信号,多个独立自适应滤波器调节权值抑制单一频带上的振动,提升收敛速度;反馈通道提升了算法对于扰动信号频谱发生时变及宽频噪声扰动的鲁棒性。给出该混合自适应振动主动控制算法的稳定性及收敛性分析过程,得到算法稳定与收敛的正实条件。基于Adams与Simulink联合仿真,以及搭建结构微振动主动控制实验系统,验证了混合自适应振动主动控制算法的有效性。实验结果表明,混合自适应振动主动控制算法能够有效抑制多个目标频谱的结构微振动,并在扰动频率失配以及宽频噪声中表现出较好的鲁棒性。     

吹膜机的模糊自整定PID温度控制系统的设计及应用

根据吹膜机温度控制系统的大滞后、非线性等特点,将常规PID控制和模糊控制相结合,设计了一种模糊自整定PID温度控制系统,该系统通过模糊控制规则实现PID控制器的参数的在线调整,以获得PID温度控制的最佳控制效果。建立了Simulink仿真模型,并对吹膜机温度控制系统的简化模型进行了仿真和分析。仿真结果表明:模糊自整定PID控制器有更小的超调量和更快的调节时间,使系统具有更好的控制性能。     

一种非完全覆盖多镀层微圆板谐振器热弹性阻尼通用计算框架EI北大核心CSCD

热弹性阻尼(thermoelastic damping, TED)是决定微机械谐振器品质因子上限的关键参数之一。该研究首次提出了一种计算具有多个非完全覆盖镀层微圆板谐振器TED的通用理论框架。该解析模型可退化到完全覆盖双层微圆板TED模型，数值方法同样验证了当前模型的有效性。同时提出可用工程设计领域快速计算的简单模型，并分析了该简单模型的适用范围。最后研究了具有2个非完全镀层微圆板TED频率谱特性，发现了频率谱的三Debye峰现象。