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。     

柔性智能结构的振动主动控制仿真和实验研究

基于模态坐标表示的含压电片结构横向振动系统方程,采用独立模态法直接针对系统的高阶模型设计控制律,利用劳斯判据证明由所设计的控制器引起的控制溢出可被有效抑制,极大地降低了由于模型降阶引起的误差。同时,对压电柔性悬臂梁的高阶振动模态进行主动控制仿真模拟和实验研究,结果表明施加主动控制后柔性悬臂梁的模态阻尼显著提高,受控悬臂梁的振动得到了快速抑制。仿真计算和实验结果取得了良好的一致性。研究结果表明,利用压电陶瓷作为驱动元件,采用独立模态控制法实现柔性结构的振动抑制是一种高效的振动主动控制方法,在航天航空等领域中     

压电智能挠性悬臂板主动振动控制试验研究

航天器上太阳帆板这种悬臂外伸薄板结构的挠性附件，存在有扰动条件下引起的振动，可采用压电智能结构对悬臂板进行主动振动控制。文章对设计的挠性悬臂板系统进行系统辨识，得到板系统的前三阶模态频率及阻尼比，并采用PD控制和PPF控制算法对板的前三阶模态(包括弯曲模态和扭转模态)进行主动振动控制。试验结果表明，采用压电智能结构可以抑制挠性悬臂板的振动．效果明显。     

压电柔性机械臂的主动振动控制研究

针对柔性机械臂的振动问题,采用压电智能结构作为敏感器和驱动器进行主动控制.首先建立柔性机械臂的实验装置,其次对设计的柔性机械臂系统进行辨识研究,得到系统的前二阶模态频率,再次采用PD控制和PPF控制算法对柔性机械臂进行主动振动控制.实验结果表明,采用压电智能结构可以抑制柔性机械臂的振动,效果明显.     

利用压电元件的空间挠性结构振动主动控制研究

挠性结构是一种典型的空间结构形式,这种结构有模态频率低、模态密集和阻尼小的特点,在外界扰动下易引起振动,对航天器的定位精度和精密仪器的正常工作造成影响,但传统的被动振动控制方法难以奏效。基于压电元件的振动主动控制是最有潜力的一种振动抑制方法。本文模拟空间结构制作一挠性梁,通过实验分析和压电传感器／驱动器布置位置和数量的优化设计,采用独立模态方法对梁的振动进行控制,取得了良好的抑振效果。     

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。     

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.     

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.     

压电智能结构的主动控制及压电执行器布局优化

本文对压电梁、板结构振动主动控制进行了研究,分别建立了压电悬臂梁的耦合动力学方程以及Kirchhoff假设下矩形压电薄板的耦合动力学方程,通过采用独立模态空间控制法,实现了对压电智能结构前两阶模态的主动振动控制.为提高主动控制的抑振效果,通过仿真实例分析了压电执行器在梁上的不同布局对于主动控制抑振效果的影响,得到了压电执行器粘附于悬臂梁上的最佳布局.最后实验验证了压电悬臂梁在自由振动以及模态共振下压电执行器对于悬臂梁响应控制的可行性和有效性.     

智能结构的压电片位置优化及主动控制研究

采用压电陶瓷作为作动器,对柔性结构的作动器位置进行了优化设计并对其进行了振动主动控制研究.首先分析了压电结构振动主动控制的原理和方法;采用基于作动器的模态影响矩阵对压电片进行了优化布置,使压电片配置在控制效能最优的位置.在存在噪声和干扰的情况下对智能结构进行控制,采用LQG/LTR和H∞方法对结构进行控制,并对二者的控制效果作了比较.结果显示在加入噪声和干扰后,进行适当的处理,采用LQG/LTR和H∞方法都能达到很好的控制效果,只是鲁棒性有差别.     

柔性机械臂的变结构振动控制研究

当机械臂的质量很轻,尤其是空间应用场合,机器人系统将受到高度柔性限制并且不可避免地产生机械振动.本文为了证实提出的控制不期望残余振动的方法,设计并建立了柔性机器人实验平台.控制方案采用交流伺服电机通过谐波齿轮减速器驱动柔性机械臂,利用粘贴在柔性臂上的压电陶瓷片(PZT)作为传感器来检测柔性臂的振动.对由于环境激励,尤其是在电机转动(机动)时由于电机力矩产生的振动,采用了几种主动振动控制器包括模态PD控制,软变结构控制(VSC)和增益选择变结构方法,进行柔性臂的振动主动控制实验研究.通过实验比较研究,结果表明采用的控制方法可以快速抑制柔性结构的振动,采用的控制方法是有效的.     

用压电陶瓷助力元对柔性结构进行主动振动控制

本的目的是分析研究压电陶瓷助力元控制振动的能力，分析模型的主体为一个平板机翼，压电陶瓷助力元对称地贴它的上下表面上，在假定的运动形态的基础上，用拉格朗日方程建立组合结构的振动分析模型，分析结果表明压电陶瓷助力元能有儿地控制结构振动。     

一类挠性矩形智能板的建模和振动控制

本文考虑分布压电敏感器和致动器共位配置的挠性矩形智能板的建模和振动控制问题，推导了智能板的动力学方程，设计了一种线性反馈控制方案，应用无穷维空间的ＬａＳａｌｌｅ不变原理和线性算子半群理论，证明了闭环系统的渐近稳定性。     

基于压电陶瓷的柔性机械臂主动振动控制实验研究

柔性机构因其工作效率高,能量消耗低和结构简单等优点被广泛应用于机器人领域.但柔性机构由于刚度较低,易产生弹性振动,使机器人的定位精度和运动精度降低.为了验证在前期的工作中提出的柔性机械臂主动振动最优控制位置分析的正确性,搭建了一个基于Labview的测试系统.在柔性臂上不同位置粘贴压电片来实现对柔性臂不同位置的主动振动控制,通过测试系统得到最优控制位置处和最优控制位置附近的柔性机械臂振动的传感电压,根据控制前后传感电压的变化分析柔性臂抑制的强弱.根据实验结果显示,柔性臂在前三阶振动下,分别在其最优控制位置上获得最高的抑振率,从而验证了最优控制位置的有效性.     

基于模糊PID控制的列车主动悬架振动控制研究

为了研究高速列车主动悬架系统横向振动控制,将研究对象简化为二自由度1/4车悬挂模型,研究了高速列车车体的横移、侧滚为变量的列车悬挂控制系统,采用德国轨道谱作为列车的激励拟合。算法控制器选择方面,在PID控制和模糊控制的基础上,建立模糊PID控制,并建立了基于模糊PID控制的高速列车主动悬架横向振动控制系统,通过MATLAB仿真生成关系曲线,验证了模糊PID控制算法具有更好的控制效果。     

基于特征模型的挠性结构自适应振动控制

航天器是一种由中心刚体和挠性附件组成的刚柔耦合复杂系统，由于系统调姿或外部扰动作用时将引起振动，尤其是在平衡位置的小幅度振动对姿态稳定度和指向控制精度严重影响，并且难以控制．为了解决该问题，采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法，并引入逻辑微分阻尼项进行振动主动控制．建立了刚柔耦合结构实验平台，进行了包括位置设定点及转动振动主动控制的算法实验比较，结果表明，采用的基于特征模型的方法得到了比较理想的振动抑制效果，尤其是对低频小幅值振动的抑制，在相同条件下，与传统控制方法相比，大大减少了振动抑制的时间．实验研究表明采用的算法快速抑制振动的有效性．     

基于蚁群算法的车身振动主动控制研究

针对乘用车车身结构振动抑制问题,采用基于蚁群算法的参数自适应PID控制器,以压电元件为测量和控制元件,进行了振动主动控制仿真和实验研究;首先对白车身结构进行实验模态分析,确定了压电元件的布片位置并确定压电控制的传递关系,然后设计基于蚁群算法的PID参数自适应控制器,制定了控制方案,进行了模拟仿真分析,最后搭建试验平台,以某国产乘用车白车身为被控结构,进行了车身振动主动控制实验;系统仿真和实验结果表明,施加控制时车身的振动幅值较未施加控制时大幅减小,在振动幅值较大的低频区域,其振动幅值明显降低;从而验证了应用基于蚁群算法的参数自适应PID控制技术,不仅可以有效降低车身的振动幅度,而且对传统控制方法控制效果不佳的振动低频区域,控制效果明显。     

基于神经网络的弹性连杆机构振动主动控制

研究基于神经网络的弹性连杆机构振动主动控制方法.介绍了双隐层动态递归神经网络的数学模型,利用实验数据离线设计了神经网络辨识器与神经网络控制器.采用基于神经网络的间接自适应控制策略对弹性连杆机构实施了振动主动控制,机构的动力学品质得到显著改善.实验结果证明了该方法的有效性.     

基于双核处理器的机敏结构振动主动控制器设计

针对分布植入式压电机敏结构振动主动控制技术需求,提出一种新型基于嵌入式架构的多通道振动响应控制器;该系统以嵌入式处理器(ARM)和数字信号处理器(DSP)为双处理器核心,ARM处理器上运行实时操作系统μC/OS-II,并提供人机接口单元和通信等功能,DSP处理器主要负责数据采集、算法运算和处理结果输出,整个系统充分结合了ARM处理器强大的中断处理能力和DSP处理器高效快速的数据处理能力;详细阐述系统总体设计思想、系统软硬件设计方案、系统构成与核心部件、功能指标和开发过程,以及实验测试设置与结果验证;设计开发与测试分析表明,该控制器性能良好且功能丰富,能够满足实际研究工作的需要。     

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。