耦合梁中高频抖动的行波分析与主动控制

为研究中高频扰动下耦合梁结构的动力学响应与主动控制,基于Timoshenko梁理论,考虑梁中转动惯量和剪切变形的影响,采用行波方法分别建立梁结构纵向运动、弯曲运动的单元模型与结点散射模型,进而获得耦合梁的行波动力学模型及其精确的中高频抖动响应;引入“功率流”的分析思想,并以此为目标函数,优化得到了最优控制力的大小与相位,然后对结构施加最优控制力,实现耦合梁结构的功率流主动控制。在此基础上,进行数值仿真分析,并与Euler-Bernoulli梁理论计算结果进行对比。结果表明,采用行波方法计算耦合梁结构的动力学响应准确可靠;Timoshenko梁模型较Euler-Bernoulli梁模型在中、高频段更为精确,且更接近工程实际;功率流主动控制可以明显降低耦合梁结构全频域内的抖动,验证了基于行波方法功率流主动控制的正确性与有效性。     

一维波导行波主动控制律研究

本文根据行波理论模型,推导了具有压电陶瓷作动器的一维柔性波导在单点测量,单点激动方案下的主动控制律和相应的补偿器公式.     

移动双柔性梁系统的振动主动控制

以弹簧连接移动双柔性梁系统为实验对象,研究多柔体系统的振动特性和振动主动控制问题.针对移动双柔性梁系统存在建模的复杂性和耦合非线性等问题,基于系统的动态线性化数据模型,研究无模型自适应控制算法在多柔体振动主动控制领域的应用.设计并搭建移动双柔性梁实验平台,进行基于压电驱动器和伺服电机混合控制的双柔性梁振动抑制实验研究....     

结构扰动的行波主动控制

将结构的扰动视为行波的传播,通过主动控制波的传播路径来实现对扰动的控制,通过主动控制器的作用,扰动能量在上游被抑制或吸收掉,下‘游的能量达到最小．按照行波模型导出了两点测量、两点施加控制的控制律,仿真结果表明行波控制器能达到相当好的控制效果。     

压电陶瓷用于智能梁结构的振动控制研究

从理论和实验两方面分析了利用压电作动器进行柔性梁结构振动主动控制的机理,建立了相应的实验系统,得出了智能梁结构的振动位移和驱动电压及传感电压之间的关系。实验中采用直接负反馈和趋势预测反馈控制方法,对智能梁结构进行了有效的振动主动控制,得到了良好的效果。     

压电智能结构的柔性梁振动主动控制系统仿真

针对材料的共振会对系统的稳定性和精度产生不良影响的问题,采用压电智能结构,使用两路独立电源驱动两组压电陶瓷片,电路的工作频率调整为光纤智能梁的共振频率,并以光栅光纤为传感器,应用Matlab的仿真工具箱研究了环氧树脂柔性梁振动的主动控制技术,建立了振动主动控制系统实验平台并进行了仿真。研究结果表明,本实验系统能够抑制柔性梁在共振频率附近的共振峰幅值,达到主动控制效果。     

结构网络行波主动控制技术综述

本文介绍了行波模型主动控制技术的基本原理及其在结构网络方面的三种具体运用方式。相对于传统的振动模型控制技术而言,行波主动控制技术是刚兴起的结构响应控制技术,它能有效地弥补前者在模型上存在的不足,尤其适用于大型空间结构动力响应控制,是一种很有发展前途和应用前景的高新技术。     

双柔性梁振动激光视觉测量与自适应协同控制

双柔性梁耦合结构常用于航天领域，如太阳翼伸展结构、太阳能电池阵等。针对双柔性耦合梁系统振动非接触测量和控制问题，构建了基于点激光结构光视觉系统的测控实验平台，进行了点激光视觉振动测量研究和振动控制算法设计。对点激光视觉系统进行标定，通过图像处理结合几何方法提取了柔性梁的振动信号。建立了系统动力学模型，采用小波变换和优化方法辨识状态空间方程参数。设计了直接自适应模糊协同控制器（Direct Adaptive Fuzzy Cooperative Controller, DAFC）进行双柔性梁系统的振动主动控制，采用羚羊优化算法基于辨识模型优化控制器参数。在双柔性耦合梁系统固定和平移运动两种情况下，进行了振动视觉检测和控制实验研究。实验结果表明：所设计的点激光视觉传感器有较好的振动测量精度，DAFC控制器相比于PD控制器有更好的控制效果，可以更加快速地抑制双柔性耦合梁的振动。     

电流变液夹层梁滑模振动控制的研究

采用Rayleigh-Ritz方法推导电流变夹层梁的动力学方程，在夹层梁动力分析的基础上，基于滑模控制理论，设计电流变夹层梁的主动控制的控制器。研究确定性系统和不确定性系统控制率生成。数值仿真的结果表明这些控制策略是十分有效的和现实可行的。     

梁结构边界条件识别的行波法

基于Euler-Bernoulli梁模型，研究了梁结构的波动动力学方程以及结点散射关系，在此基础上提出了行波法识别梁结构边界条件的新方法。以系统固有频率值为已知量，从行波观点出发，建立起系统的特征方程，由特征方程反解识别得到结构的边界参数。通过对附加弹性支撑的悬臂梁进行振动实验，利用所测的低阶固有频率值，辨识出边界的横向和扭转刚度。实验结果表明，该方法具有良好的识别精度，是一种极有潜力的参数辨识方法。     

以压电陶瓷为作动器的主动隔振研究

本文讨论了压电陶瓷作动器的性能和基于共振情况下的柔性结构的高频窄带主动隔振技术。由压电陶瓷作为作动器，激振器作为干扰源，铝制悬臂梁作为结构组成了系统装置。由力传感器将结构的信号经补偿器补偿后作用于作动器组成了闭环主动隔振系统，最后给出了经典的二阶补偿下的闭环隔振实验结果。     

动态非线性压电驱动机电耦合动力学系统建模及其宽带高精度位移控制系统研究

摘要：研究了压电陶瓷驱动器的复杂非线性滞回动力学系统建模及其位移跟踪控制问题。首先采用状态空间方程,建立了一种新型压电驱动机电耦合动力学系统集总参数（Piezo-actuated Electromechanical Coupling Lumped Parameter－PECLP）模型。该模型首次将动态本征非线性集成到压电叠堆的滞回特性中,并兼顾考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性。在此基础上,利用微分几何的输入输出线性化方法,导出了一个简化的线性规范型子系统。根据该子系统,设计了一种基于LQ方法的非线性位移跟踪控制系统。与现有控制系统的对比仿真结果表明,本文提出的控制系统不仅消除了驱动器的稳态定位误差,有效的实现整体动态性能的最优化, 而且将其在-3dB的截止频率从638Hz扩展到5217Hz,频带宽度提高了将近一个数量级。较好的改善了驱动器的高速频响特性。     

RBF neural networks hysteresis modelling for piezoceramic actuator using hybrid model

An radial basis function (RBF) neural networks rate-dependent hysteresis hybrid model for piezoceramic actuator is proposed. The piezoceramic actuator cannot be described by neural networks like the back propagation (BP) static neural networks because of its multi-valued hysteresis non-linearity. The proposed hybrid hysteresis model consists of hysteresis-like non-linearity in series with a dynamic RBF neural networks used for implementing non-linear transformations of the phase lag and non-linear magnitude. The hysteresis-like non-linearity model, which is composed of the previous output of piezoceramic actuator and input signal, differs from the hysteresis behaviour of piezoceramic actuator in only ways of their phase and magnitude, and it is used to describe the non-smooth behaviour of piezoceramic actuator. The results of both simulation and experiment show that the new modelling approach is very effective and of higher precision under a decayed input signal with the varying frequency.     

电致伸缩微位移装置的高精度控制方法研究

针对电致伸缩微位移高精度控制的需求，研究了基于非线性迟滞模型的前馈补偿与反馈技术相结合的控制方法，对电致伸缩微位移装置进行控制，取得良好的控制效果。将其应用于柔性工作台控制系统中，系统在跟踪正弦曲线时，跟踪误差小于5nm。     

压电主动元件设计与实验研究

为自适应调节和改善空间结构动力学性能 ,利用压电材料的正逆压电效应 ,研制了一种具有传感和驱动双重功能的压电主动元件。该主动元件由压电驱动器、微位移传感器、压力传感器等组成 ,具有输出和实时检测微位移和力的功能。提出了压电主动元件的设计理论 ,并给出其工作机理及组成结构。针对其关键部件——压电驱动器进行了静态实验研究 ,包括位移输出情况、重复精度和稳定性实验。实验结果表明该驱动器输出位移可达 63 .2 μm、重复精度± 0 .0 5μm、稳定性 <0 .1μm,能够用于空间可展结构的精密微位移控制     

压电陶瓷执行器的类Hammerstein模型及其参数辨识

针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性对压电陶瓷精密定位的影响,提出了应用类Hammerstein模型对压电陶瓷执行器进行建模的方法.建立了压电陶瓷执行器的迟滞模型并且描述其频率相关性.利用类Hammerstein模型把压电陶瓷执行器看成静态迟滞模型和动态二阶系统的串联,其中静态模型由分类排序的Preisach模型进行描述,二阶系统应用遗传算法辨识其参数.实验结果表明:加入二阶系统后,类Hammerstein模型对频率的相关性有较大增强,其误差相应地大幅降低,在800 Hz时平均绝对误差为0.339 2 μm;丽由Prcisach建立的迟滞模型的误差随着频率的增大而大幅增大,在800 Hz为0.888 1 μm.     

压电陶瓷作动器非对称迟滞建模与内模控制

压电陶瓷作动器被广泛应用于精密定位和控制中,但其本身存在的非对称迟滞非线性特性,严重影响了系统的定位和控制精度。针对这一问题,提出了一种基于广义Bouc-Wen模型的非对称迟滞建模方法,并利用差分进化算法辨识模型参数;基于所建的广义Bouc-Wen模型构建了其具有解析形式的迟滞逆模型,并设计了内模控制方案实现对压电陶瓷作动器的精密跟踪控制;最后在压电陶瓷作动器实验平台,对所提出的建模和控制方案进行了实验验证。对压电陶瓷作动器的建模结果表明,系统建模误差均小于0.051 0,比经典Bouc-Wen模型的建模误差降低约21%～46%;对100 Hz内幅值为20μm的期望位移信号的控制实验结果表明,所提出的控制方法具有良好的实时跟踪性能和跟踪控制精度。对100 Hz期望信号的跟踪控制均方根误差为0.491 6μm,相对误差为0.040 2μm,可以很好地满足实际工程需要。     

压电陶瓷执行器的神经网络实时自适应逆控制

目的：为了提高压电陶瓷执行器执行精度,提出消除压电陶瓷的非线性、非光滑的迟滞特性的方法。 方法：提出了基于内积的压电陶瓷动态神经网络非线性、非光滑的迟滞逆模型,采用反馈误差学习方法,避免了求取压电陶瓷的Jacobian信息,快速地在线得到压电陶瓷的逆模型,并结合PID反馈控制,在dSPACE系统平台上,实现压电陶瓷的神经网络自适应逆控制,为了提高实时性,程序采用效率高、速度快的C-MEX S Function编程。结果：实验结果表明：神经网络自适应逆控制的控制精度为：0.13μm,而PID控制精度为：0.32μm 。结论：所提出方法有效地消除了迟滞的影响,控制精度高。