用于振动主动控制的DSP系统设计与实现

本文采用TMS320F2812数字信号处理器为核心器件,利用器件本身集成的多路AID通道采集结构振动响应.数据,曹通过可编程逻辑器件EPM7128SQCl00与多路D/A转换芯片DAC7724连接,输出控制信号用于振动的主动控制,实现了多输入多输出分布式智能结构振动主动控制系统,完成了该系统软硬件的设计与实现.     

空间桁架结构的优化配置及振动控制研究

为抑制空间柔性桁架结构的低频振动,采用压电杆件进行优化配置实现桁架结构的振动主动控制;建立了空间桁架结构主动压电杆件的机电耦合模型,利用ANSYS前处理功能编制了压电桁架的机电耦合有限元程序;将可控性度量指标与逐步消减法相结合,实现了空间桁架结构主动杆件的优化配置;对结构进行初始位移扰动、正弦激励以及随机激励,并采用最优模态控制算法进行振动抑制仿真分析,对上述方法进行验证且建立振动控制评价指标进行评价;结果表明将可控性度量指标与逐步消减法相结合的方法可有效抑制空间柔性桁架结构的振动。     

压电自适应桁架结构智能振动控制

介绍了采用模糊神经网络模型进行振动主动控制的压电自适应桁架结构设计、应用及实验结果. 设计了一种具有自适应结构技术的压电主动构件结构, 并提出了具有5层结构能够自调整隶属函数的模糊神经网络控制模型. 为了验证控制模型的有效性, 搭建了配置压电主动构件的双跨桁架结构试验平台, 通过检测误差信号, 由模糊神经网络控制模型确定主动构件的驱动输出. 试验结果证实了模糊神经网络控制模型在振动抑制方面的有效性.     

结构振动控制的新进展

近年来基于控制、计算机、材料和结构力学等领域的新技术使结构振动控制取得了新的进展,同时也带来了一些挑战性的问题。本文从不同角度对结构振动控制进行了分类,介绍了其发展与现状,并对近年来控制理论在结构控制方面的新进展给以综述,最后对有待进一步研究的问题进行了探讨。     

基于dSPACE的智能结构实时主动振动控制

本文介绍了dSPACE系统以及基于dSPACE的实时主动振动控制。在Simulink中搭建控制系统框图并编写基于LMS的S-Function控制算法,利用RTW/RTI将控制框图编译并下载到dSPACE系统,以dSPACE作为控制器与实际控制对象连接,驱动智能结构做动器,进行单自由度主动振动控制实验研究,实验结果证明该方法具有较好的稳定性和可靠性。     

植保机钟摆式喷杆主动悬架自适应模糊控制

针对具有不确定性与参数时变性的钟摆式喷杆主动悬架系统的运动控制问题,设计出一种基于间接型自适应模糊控制方法的喷杆位姿主动控制器。为一种结构简单、成本低廉且应用广泛的钟摆式喷杆主动悬架系统建立了数学模型,并在此基础上,为了不失一般性,对系统模型进行了输入输出线性化变换。应用间接自适应模糊控制方法克服由于系统不确定性以及外部干扰带来的一些负面影响。此外,应用Lyapunov综合法设计控制器中调整参数的自适应律。仿真结果表明,所提出的控制方法具有快速响应性以及较强的自适应性和鲁棒性。所设计的控制器有利于提高植保机的喷雾均匀性及喷杆的稳定性。     

桁架自适应结构振动控制仿真实验研究

基于MATLAB／dSPACE综合仿真实验环境,在有限元结构分析的基础上,在MATLAB／Simulink中进行桁架自适应结构的数学模型搭建和控制方案设计仿真,由dSPACE软硬件系统实现自适应结构的主动元件驱动和传感器数据采集,从而实现半物理仿真。实验表明基于MATLAB／dSPACE综合实验环境桁架振动受到很好的抑制,证明MATLAB／dSPACE试验环境高效简洁,控制方法行之有效。     

基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析

用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态,验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果,与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等,验证基于有限元法模型的正确性和有效性,为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.     

智能柔性机械臂的建模和振动主动控制研究

针对伺服电动机、谐波齿轮减速器、柔性臂及压电致动器组成的智能柔性机械臂系统,基于假设模态法和Hamilton原理建立系统动力学方程.为了实现系统较高精度的位置控制,同时快速抑制柔性臂的弹性振动,提出了对伺服电动机采用PD(proportional derivative)控制、对压电致动器采用模糊(fuzzy)控制的复合控制策略.在数值仿真分析的基础上,搭建了智能柔性机械臂系统测控平台.数值仿真和实验结果表明所提出的控制策略是可行的:PD控制算法控制伺服电动机以较高的位置精度完成了系统运动控制,模糊控制算法控制压电致动器较快地抑制了柔性臂的弹性振动.实验中柔性臂的振动衰减时间由6.5s缩短为3.5s,提高了柔性臂末端的定位控制精度,改善了系统的操作效率.     

基于模糊控制的汽车主动悬架仿真研究

本文建立了汽车振动的四分之一车体悬架模型和悬架系统的振动微分方程,并利用Matlab／Simulink软件实现了两自由度主动悬架的仿真模型。应用传递函数方法,对主动悬架在不同路况下的控制策略进行了深入研究,给出了相应的模糊控制策略,并进行仿真实验。仿真结果表明,装备了主动悬架的整车与被动悬架控制相比,前者在很大程度上降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,从而有效地提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

A self-organizing fuzzy logic controller for the active control of flexible structures using piezoelectric actuators

This paper proposes an on-line self-organizing fuzzy logic controller (FLC) design applied to the control of vibrations in flexible structures containing distributed piezoelectric actuator patches. In this methodology, the fuzzy rules are generated using the history of input/output (I/O) pairs without using any plant model. The generated rules are stored in the fuzzy rule space and updated on-line by a self-organizing procedure. The validity of the proposed fuzzy logic control has been demonstrated experimentally in a steel cantilever test beam and a set of experimental tests are made in the system to verify the efficiency of the on-line self-organizing fuzzy controller.     

基于递推最小二乘的自适应滤波振动主动控制算法分析

针对自适应滤波X最小均方差(FXLMS)和滤波U最小均方差(FULMS)振动主动控制算法收敛性较为缓慢的问题,给出一种基于递归最小二乘(RLS)方法的自适应滤波控制算法。该算法大致有无限长脉冲响应(IIR)滤波器结构和RLS算法两部分组成,IIR滤波器作为整个算法的主体框架,采用RLS算法针对滤波器的权值进行实时调整,实现了自适应滤波控制算法的功能。仿真对比分析表明,所提算法收敛速度较快。经过实验平台验证,被控对象的整体振动响应下降了65%左右,证明了算法的有效性和可行性。     

船舶航迹控制鲁棒自适应模糊设计

研究了船舶直线航迹控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,将Nussbaum增益技术融入Backstepping设计方法之中,利用模糊系统逼近系统中的未知非线性,提出一种鲁棒自适应模糊控制算法.该算法保证了闭环系统的信号是一致最终有界的,使得系统输出收敛到零的一个较小邻域,从而能够实现船舶的直线航迹控制;而且,该算法不需要高频增益符号的任何信息,还解决了可能存在的控制器奇异值问题.计算机仿真结果验证了控制器的有效性.     

Optimal placement of active bars in active vibration control for piezoelectric intelligent truss structures with random parameters

Considering the randomness of physical parameters of structural material, geometric dimensions of active bars and passive bars, applied loads and control forces simultaneously, the optimization of active bar’s placement and feedback gains for the vibration control of intelligent truss structures are studied in this paper. Firstly, the performance function is developed based on the maximization of dissipation energy due to control action. Then, the optimal mathematical model with the reliability constraints on dynamic stress and displacement response is built. The numerical feature of dynamic response based on probability of intelligent structure is developed. Finally, a planar intelligent truss structure is used as an example to demonstrate the rationality and validity of the presented model and approach in structural active vibration control.     

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%。     

基于Smith的自适应模糊网络拥塞控制算法

针对网络拥塞控制系统中因网络时滞对主动队列管理算法产生的不利影响, 提出了一种基于Smith预估的自适应模糊主动队列管理算法。该算法将Smith预估控制与自适应模糊控制相结合, 利用Smith预估器补偿网络时滞, 同时运用模糊控制在一定程度上克服了传统Smith预估器对模型结构与参数的精确性过于敏感、鲁棒性差等缺点。仿真结果表明, 该方法可以使队列长度快速收敛到设定值, 同时维持较小的队列振荡, 尤其是在网络条件变化的情况下, 该算法优于传统PI控制、模糊控制和传统的滑模控制。     

Robust adaptive self-structuring fuzzy control design for nonaffine,nonlinear systems

In this article, a robust adaptive self-structuring fuzzy control (RASFC) scheme for the uncertain or ill-defined nonlinear, nonaffine systems is proposed. The RASFC scheme is composed of a robust adaptive controller and a self-structuring fuzzy controller. In the self-structuring fuzzy controller design, a novel self-structuring fuzzy system (SFS) is used to approximate the unknown plant nonlinearity, and the SFS can automatically grow and prune fuzzy rules to realise a compact fuzzy rule base. The robust adaptive controller is designed to achieve an L ₂ tracking performance to stabilise the closed-loop system. This L ₂ tracking performance can provide a clear expression of tracking error in terms of the sum of lumped uncertainty and external disturbance, which has not been shown in previous works. Finally, five examples are presented to show that the proposed RASFC scheme can achieve favourable tracking performance, yet heavy computational burden is relieved.     

基于模糊控制策略的车辆主动悬架研究

建立了车辆整车7自由度模型的主动悬架控制的系统状态方程模型,设计了两种模糊控制策略,方法一针对整车模型,采用一种控制方法,方法二针对整车模型的运动方式,设计不同的模糊控制器,垂直振动模糊控制器,俯仰振动模糊控制器,侧倾振动模糊控制器和逻辑控制器,仿真结果表明,所设计的模糊控制器对提高车辆的舒适性与操纵稳定性有较好的效果.     

含正反馈振动主动控制系统的混合自适应控制

对于存在结构正反馈的振动主动控制系统,传统的基于有限冲击响应的自适应前馈控制器设计方法难以同时保证控制系统稳定与良好的控制性能.本文在分析正反馈对前馈控制系统影响的基础上,基于无限冲击响应控制器设计模式,提出一种结合前馈自适应控制器和反馈自适应控制器的混合自适应振动主动控制方法.其中前馈自适应控制器采用参考传感器采集到的扰动相关信号作为参考信号,反馈自适应控制器通过构建扰动的估计量作为参考信号,控制器参数更新采用Landau参数递推算法.以一典型的具有固有正反馈性质的机械振动系统为控制对象,给出了该混合自适应控制算法的详细推导过程以及稳定性和收敛性分析过程,得到了算法稳定与收敛的严格正实条件以及相应放松严格正实条件的要求.在此基础上,通过构建实时振动主动控制实验平台,针对多种振动扰动开展对比实验分析.相关实验结果验证了本文提出的混合自适应振动主动控制方法的可行性和有效性.