PD自适应控制结合输入整形抑制单模态弹性机构振动研究

单模态弹性机构的动力学特性表现为长时间的减幅振动特性,针对单模态弹性机构的振动抑制问题,提出了一种PD自适应控制与输入整形相结合的振动控制策略,输入整形器作为前馈控制器作用在反馈回路的前向通道上,通过对输入命令进行整形,在保证参考模型完成指定运动的同时抑制掉弹性机构的残余振动;而对于闭环控制回路,考虑系统模型存在参数不匹配不确定性的影响,在输出反馈控制的基础上,给出了仅利用输出信息进行PD自适应控制器的设计方法,保证跟踪参考模型的输出以获得满意的性能。将该方法应用于桥式起重机的防摆控制中,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于输入估计方法的振动主动控制试验研究

针对一种基于随机游走和输入估计策略的振动主动控制方法进行了试验研究。该方法涉及的动力学模型既依赖于受控系统的基本物理参数,又与未知的外扰激励密切相关。首先采用模态识别方法离线辨识系统的物理参数,以获得系统状态方程,再利用随机游走模型将未知外扰视为辅助状态量来构造新的状态方程,并借助Kalman滤波原理对新状态方程中的未知状态进行估计,进而得到未知状态和外扰的估计值。根据系统已知的测量输出、未知状态及外扰的估计值构造目标函数,应用LQG方法求解控制器增益,得到考虑未知外扰的最优控制输入。以柔性悬臂梁模型作为受控对象,对其实施振动主动控制,试验结果表明,该控制方法能有效抑制模型的前四阶模态振动,特别是对低阶模态的控制,其效果远优于经典LQG控制方法。     

改进型负输入整形与最优控制结合的振动抑制方法

针对诸如柔性机械臂这类柔性系统的主动振动控制问题,提出了基于改进型负输入整形和最优控制结合的振动抑制方法。以柔性机械臂为研究对象,设计最优状态反馈控制实现其旋转机动任务及柔性振动抑制。为增强柔性振动抑制效果和改善系统的运动时间,根据引入线性二次型调节器(LQR)反馈后整个闭环系统的振动频率和阻尼比设计改进型负输入整形器作为前馈控制器。将前馈控制与反馈控制相结合能发挥其各自的优点,提高系统的性能。仿真分析结果表明,所设计的混合控制策略可以有效地抑制柔性振动,且可以减少系统响应时间的延迟和加快系统响应速度。     

压电梁振动的多输入多输出主动控制

对表面上贴有多个用作驱动器和传感器的压电陶瓷片的“压电梁”结构，导出了从驱动器到传感器的频响函数公式，作为压电结构设计和振动控制的数学模型。提出了压电梁对缓变周期扰动振动环境的多输入多输出振动抑制方法。     

基于多模输入整形的柔性关节振动抑制研究

针对常规输入整形技术应用于具有非线性和时变特性的系统时振动抑制效果明显降低的局限性,提出多模Jerk-Limited输入整形算法。该方法通过引入振动频率在线辨识算法和设计延时补偿算法,提高输入整形算法的鲁棒性,并在不降低多模输入整形算法效果的基础上,减小输入整形引入的延时。结果表明：基于柔性关节的伺服系统仿真模型,多模输入整形算法对柔性系统的振动抑制程度可达90%左右,且延时时间降低87%左右。     

结构振动控制中的弹性波主动控制技术

本文概述了结构振动主动控制中模态控制方法的局限性,讨论了弹性波主动控制技术的发展过程,重点总结和评述了近年来弹性波主动控制技术的一些特点。     

转子振动主动控制研究评述

本文从系统模型、控制对象、性能指标、测点与控制点的选择、控制执行机构及试验研究等方面对近十多年来国内外转子主动减振技术研究的状况和发展趋势作了较详细评述。     

基于输入指令整形法的X光机残余振动抑制

为实现骨科手术自动化,研制了用于获取断骨位置和姿态信息的全自动C形臂X光机,但其结构形式决定了它是一种典型的大惯量、高柔性机构,易于产生残余振动.残余振动的存在不利于图像的连续拍摄,且影响拍摄质量.采用输入指令整形技术,针对系统的一、二阶模态,设计输入指令整形器,对系统的输入指令进行整形滤波后,有效地消除了残余振动,提高了系统的响应速度.输入指令整形方法本质上是设计一种滤波器,采用该方法抑制残余振动不需要对原有系统的结构和硬件作任何改动.实验证明,这种方法对于抑制大惯量、高柔性系统中存在的残余振动问题是有效的.     

航海船舶多维振动主动控制研究

采用基于并联机构和电磁作动器的多维振动主动控制装置,实现了对船舶航行中面临的多维低频振动衰减。对振动控制装置进行了结 构设计、系统控制模型分析和控制算法研究,并制作样机进行了实验研究。样机试验结果表明,该多维减振装置能够实现船舶多维低频振动主 动控制。     

基于PD结合输入整形控制的含有刚性模态弹性机构的力及能耗分析

高速轻型机构在大幅度刚性运动的同时弹性构件存在着弹性变形,从而产生残留振动,导致刚性体运动与弹性体运动相互耦合,使整个系统难以精确定位。在研究含有刚性模态弹性机构的动力学特性的基础上,将时滞环节引入控制系统中,提出PD结合输入整形控制策略,研究在阶跃输入信号作用下PD结合输入整形控制系统的振动特性,分析输入整形对系统控制力和能耗的作用规律。在相同反馈增益的情况下,与PD反馈控制相比较,PD结合输入整形控制系统控制力降低56%,能耗降低47%,同时提高了系统的响应速度。     

基于输入成形的柔性航天器振动闭环抑制方法研究

针对柔性航天器姿态机动时柔性附件的振动抑制问题,提出一种基于输入成形和反馈控制联合的主动振动抑制策略,在保证航天器完成指定的姿态机动的同时抑制对系统影响较大的挠性附件的振动。考虑到柔性附件模态变量难以测得以及存在外界干扰力矩,设计了只利用姿态信息的反馈控制器,并根据整个闭环系统的振动频率和阻尼比信息设计前馈鲁棒多模态输入成形器,进一步提高闭环系统的性能。仿真结果表明,应用该策略成功地抑制柔性附件的振动及改善系统的机动时间,并使系统性能对参数的摄动具有很强鲁棒性。     

基于模态理论的有源声学结构控制机理研究

有源声学结构是近年来提出的一种控制结构低频声辐射的有效方案，它是智能结构在噪声控制领域的具体应用，其控制机理是一个亟待解决的关键问题，文中结合声辐射模态和结构振动模态理论对该问题进行了研究并作了定量解释。研究结果表明：有源控制的机理在于减小结构主导辐射模态的幅度（声功率），同时保证低阶非主导辐射模态的幅度不会有大的升高；在控制高阶辐射模态幅度的同时，低阶辐射模态幅度也被有效控制；四个次级板能够抵消各种类型的振动模态对应的主导辐射模态，从而有效控制结构所有振动模态的声辐射。     

基于随机游走和输入估计方法的振动主动控制研究

摘要:为了研究未知外扰作用下动力学系统的振动主动控制问题,结合Kalman滤波和LQG(linear quadratic Gaussian)控制方法,提出了基于随机游走和输入估计的振动主动控制方法。为尽量获取未知外扰信息,首先采用随机游走模型构建求知外扰信号的离散递推形式,并将其作为辅助状态引进受控系统的状态方程。然后,借助具有信号识别和跟踪能力Kalman滤波原理,对含有辅助状态的系统进行状态估计,从而得到未知外扰的估计值．根据系统已知测量输出、未知状态及外扰的估计值构造系统目标函数,采用ＬＱＧ方法求解系统最优控制输入。最后针对sdof模型进行数值仿真。结果表明受控系统在非随机和随机外激励下都具有良好的控制效果,且控制精度优于传统ＬＱＧ方法     

模块式主动隔振单元结构动力特性研究

 提出一种主动振动控制平台的模块式设计概念,采用有限元建模方法对自行设计的模块式隔振单元台体进行结构动力学方程建模,并利用动力学方程对该隔振单元进行简单开环主动振动控制的模拟,得出适当调整主动元件作动器的输出力可以有效控制隔振平台两个自由度方向振动的结论.通过对隔振单元振幅放大因子的研究,发现在隔振单元工作频带范围内没有出现其固有振动,因而对于大部分低于其固有频率的振动将采取主、被动隔振技术来完成.综合上述隔振单元动力特性的进一步分析,可知所建动力学模型能够较好地描述隔振单元的动力特性．     

基于神经网络混合建模的结构振动滑模控制

将神经网络和标称系统混合建模方法引入到离散滑模控制当中,得到神经网络滑模控制,然后对结构振动进行控制,振动结构为具有不确定性参数的柔性附件,并受到随机外扰作用。离散滑模控制的滑模面是以标称系统为基础,由最优二次型价值函数求解黎卡提方程确定。利用标称模型和神经网络混合建模方法来减小系统的不确定性,达到提高滑模控制在实际控制系统中的控制效果。其中利用前馈神经网络来对不确定部分进行建模。最后通过对滑模控制和神经网络滑模控制进行仿真,结果表明,本文所提出的神经网络滑模控制对具有不确定性参数和随机外扰的柔性结构系统振动的控制效果要优于滑模控制。     

新型电磁驱动AMD控制系统的建模与性能试验

提出了一种新型的结构振动控制系统--电磁驱动AMD控制系统的概念,试制开发了小型电磁驱动AMD控制系统,研究了系统的理论建模并进行了性能试验.从经典物理学电磁场理论、电路克希霍夫定律和量纲对比分析三个角度出发,建立了电磁驱动AMD控制系统的力-电关系模型,给出了以系统相对速度和控制电压为输入量、系统主动控制力为输出量的系统力-电关系模型.对系统进行了大量开环控制模式下的性能试验,试验结果表明,电磁驱动AMD控制系统在结构振动控制所关心的频率范围内,力-电关系是近似线性的.通过试验结果与理论模型预测结果的比较,验证了系统的力-电关系模型的准确性.     

考虑失谐的弱耦合周期天线结构的振动主动控制研究

建立了弱耦合周期天线结构的动力学计算模型,基于该模型研究了结构失谐前后的振动特性;并应用最优控制方法,对该结构失谐前后振动的主动控制进行了研究;数值仿真结果表明：弱耦合周期天线结构参数的小量失谐会导致结构振动模态产生明显的局部化,失谐前后的振幅之比约为30%;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑失谐的影响,否则会导致振动控制系统的失效。