部分状态反馈的主动利用时滞补偿方法

时间滞后是结构振动主动控制系统中普遍存在的现象,时滞不仅会降低控制系统的性能,严重时会造成系统失稳、控制发散.常规时滞补偿方法大多是将时滞作为一种危害进行消减,而今提出了一种基于速度反馈的主动利用时滞的补偿新方法.研究分为以下三方面内容:首先以理论分析为基础,提出了基于速度反馈的主动增加时滞的补偿新方法;其次,结合大量仿真结果定性分析了主动控制算法的参数影响规律;最后,以单层剪切型框架结构为被控对象,进行了多种输入激励下基于速度反馈的主动增加时滞补偿试验验证.大量仿真分析和试验结果表明所提方法能够在保证系统稳定性的同时获得一定可观的控制效果.     

结构振型最优控制系统的时滞稳定性

利用Ｎｙｑｕｉｓｔ稳定性准则，求出了结构－位移速度反馈控制系统振型分解后的二阶系统最大允许时滞，进而求出了控制系统的最大允许时滞，分析了时滞补偿后控制系统的稳定性问题。     

时滞位移反馈作用下多自由度微陀螺的刚度非线性及控制研究

为揭示多自由度微陀螺非线性系统中位移反馈项对系统动力学特性的影响规律,探索对非线性的控制方法,以一类四自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象,采用多尺度法对微陀螺受控系统在频域和时域中的动力学特性进行了分析。研究发现:时滞量为整周期或半周期时反馈增益可有效的对系统共振频率进行调节;时滞量为四分之一或四分之三周期时,反馈增益主要影响幅值大小,共振频率基本保持不变;反馈控制参数选取得当可消除非线性引起的多稳态解,增加陀螺的灵敏度稳定性,选取不当会导致系统出现复杂的概周期运动使灵敏度稳定性遭到破坏。     

含时滞振动主动控制系统地震响应的数值分析

本文采用精细积分方法计算了时滞受控系统在地震作用下的动力响应,得到在不同反馈增益下随时滞量变化的系统地震响应峰值分布。分析了在小时滞范围内随时滞量变化和反馈增益在不同的取值下对系统响应的影响,结果表明时滞对系统控制效果的影响程度随反馈增益的增大而增大,当时滞较大时,采用较小的控制增益控制效果较好,当时滞较小时,采用较大的控制增益可以获得更好的控制效果。本文结果可用于设计考虑时滞影响的结构振动主动控制算法。     

软弹簧Duffing系统的安全盆侵蚀及其时滞位移反馈控制

对一个软弹簧Duffing系统引入线性时滞位移反馈,研究时滞反馈系统安全盆侵蚀的控制作用。首先通过Melnikov函数法分析了时滞受控系统的安全盆的边界分形条件。发现在弱反馈下,时滞反馈的增大能够提高安全盆边界分形的激励振幅阈值,抑制安全盆的侵蚀。并利用时滞系统无限维初始空间向有限维欧式空间投影的思想给出时滞反馈系统安全盆的定义。再以时滞量为变参数,运用四阶Rung-Kutta方法和点映射方法研究了时间滞后对受控系统安全盆的影响规律。发现在一定的时滞变化范围内,通过增大时滞,可以有效抑制系统的安全盆侵蚀。数值仿真结果与定性分析的一致性证明了理论预测的有效性。该研究结果说明时滞位移反馈是控制系统的安全盆侵蚀的有效策略。     

时滞速度反馈对软弹簧Duffing系统安全盆的控制研究

摘　要：为了利用时滞反馈对于非线性系统实施安全盆侵蚀控制,以一个软弹簧Duffing系统为例,对系统引入线性时滞速度反馈,研究时滞速度反馈对系统安全盆侵蚀的控制作用。首先通过Melnikov函数法分析时滞受控系统的安全盆的边界分形条件;再以时间滞后量为变参数,通过四阶龙格-库塔法和蒙特-卡罗方法,刻画安全盆形态,计算安全盆面积。发现时滞速度反馈对影响安全盆边界有着重要作用,通过增大时滞量,可以对系统的安全盆侵蚀进行有效抑制。该研究结果说明时滞速度反馈是控制系统的安全盆侵蚀的有效手段。     

振动主动控制中的时滞动力学问题

反馈环节的时滞会导致受控系统失稳，制约着振动主动控制技术的发展和应用。本文概述了作者近期对含时滞振动控制系统动力学的研究，包括：线性单自由度时滞系统的稳定性判据，线性多自由度小时滞系统的稳定性分析方法，Ｄｕｆｉｎｇ时滞系统的主共振与亚谐共振分析，时滞系统周期运动及稳定性的数值分析等。最后，指出了值得研究的一些问题。     

柔性基础主动隔振系统的缩聚建模和时滞问题研究

以复杂柔性耦合主动隔振系统为对象,研究其动力学建模和时滞主动控制问题。考虑筏架和基础的弹性,建立浮筏系统的有限元模型,并基于超单元动力缩聚技术,把系统的有限元模型在物理空间中进行减缩。考虑作动器的时滞效应,建立系统的时滞主动控制模型,对系统的最大时滞量和控制器的时滞稳定性进行了数值研究。数值计算表明,主动控制中有必要考虑时滞因素以避免失稳,本文所提出的方法易于保证控制系统的性能和稳定性。     

压电耦合悬臂梁的时滞反馈控制及稳定性分析

基于加速度&;#61485;时滞闭环反馈控制策略,建立压电耦合柔性悬臂梁的动力学模型,通过运用模态分析和对系统自由振动的平凡解的分析,建立了在考虑压电耦合作用和反馈时滞条件下的系统稳定性条件和分析方法,并给出了具体算例;进一步的算例分析表明,时滞的不合理忽略有可能导致系统响应发散,而合理的时滞量也可用以提高振动控制的效率     

多约束条件下结构振动系统的容错控制

现代控制理论在工程结构振动领域中的应用性不强,主要是因为其考虑的实际约束条件太少,就该问题进行了研究。首先根据建筑结构力学原理,建立了包含控制输入滞后、执行器故障、参数不确定等的结构系统状态模型。然后基于状态反馈和线性矩阵不等式处理方法给出了一个可满足多约束条件的时滞依赖型鲁棒H∞容错主动控制算法。通过对一个四自由度建筑结构模型在EI Centro地震波作用下振动的主动控制仿真,验证了该方法的可行性,可用于工程结构的振动控制。     

某型延时起爆装置延期时间影响因素的研究

为实现某型延时起爆装置预定的延期时间，选用点火药硼/硝酸钾作为毫秒级延期药，通过对延期药原材料及装药结构的分析，尽可能地控制延期时间精度。主要针对延期药的原材料、装药密度、壳体材料、装药结构以及装药条件等对延期时间影响的机理及试验对比进行分析。经研究发现，延期药的延期时间和延期精度受诸多因素影响，一般来说药剂粒度适中且颗粒均匀，或提高装药压力，延期时间精度较高。其他因素（如装药壳体、装药结构、环境条件等）在不同程度上对延期时间精度也有影响，减少这些因素的影响对提高延期时间精度是十分必要的。     

具有时滞反馈控制的非线性主动悬架系统的稳定性、分岔和混沌

研究了具有时滞反馈控制的非线性主动悬架系统模型,该模型考虑了悬架弹簧和阻尼的非线性特性。运用广义Sturm准则推导了时滞无关稳定区域的临界增益和稳定性开关的临界时滞。在不同稳定性区间内选取参数组合进行数值模拟,验证理论分析的有效性。在动力学方程的基础上,利用分岔图、庞加莱映射图和时域图,研究了在路面激励下的悬架系统的非线性动力学行为。结果表明,在增益系数和阻尼系数g~ζ1平面内存在一个小的参数区间来实现时滞无关稳定性,并且区间范围随着悬架阻尼系数的增加而增大。当受控系统不具有时滞无关稳定性时,系统会随着时滞的变化而发生稳定性切换,这些稳定性开关对应时滞跨越临界值时发生的Hopf分岔。数值仿真验证了理论分析的正确性。时滞作为分岔参数,观察到系统由准周期运动通往混沌运动的途径:准周期环面破裂。     

实时混合试验的自适应线性二次高斯时滞补偿方法研究

时滞补偿是实时混合试验(RTHS)成功非常关键的环节,传统时滞补偿方法主要针对建筑结构实时混合试验设计,主要关注低频的时滞补偿能力,但航空、交通等领域的结构频率较高,甚至超过10 Hz,高频信号对结构响应的影响不可忽略,较高的结构频率要求更小的时滞保证稳定性,对其进行实时混合试验需要在较宽频带上实现时滞补偿。该文提出了自适应线性二次高斯算法(ALQG)提高对高频信号的时滞补偿能力和稳定性。采用不同轨道梁截面刚度参数的桥梁作为数值子结构进行实时混合试验,检验ALQG算法在车桥耦合系统RTHS中时滞补偿的有效性和稳定性,并与采用ATS的结果进行比较。试验结果表明:ALQG算法能够较好补偿RTHS中的高频信号,补偿效果优于ATS算法。     

磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法

提出一种泰勒级数-LQG控制方法进行磁流变半主动悬架时滞补偿控制。该方法利用泰勒级数对LQG控制求取的理想控制力进行时滞补偿,以使磁流变减振器的实际输出力逼近理想半主动控制力。在解析直接结合泰勒级数的LQG控制不能正常工作原因的基础上,提出了一种实用的泰勒级数-LQG控制设计方法,使得LQG控制结合泰勒级数之后LQR函数能够顺利运行。针对时滞较大时泰勒级数对控制的放大现象,并考虑到磁流变减振器性能和成本之间的平衡,以满足99%的减振控制要求确定磁流变减振器库伦阻尼力的幅值。以Smith Predictor-LQG(SLQG)控制方法为比较对象,通过仿真实例验证了泰勒级数-LQG控制方法具有良好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。     

输出时滞控制系统稳定性分析及控制器设计

考虑滤波器时滞对受控系统的影响,研究受控输出时滞系统的稳定性能。根据稳定性切换理论,确定多自由度受控系统的稳定时滞区域。经过分析获得受控系统脉冲响应衰减时间接近最短时的时滞量,在此基础上采用时滞引入法和滤波器设计法进行控制器设计。结合悬臂梁模型进行数值分析,结果表明:根据时滞系统稳定性分析设计的控制器能够使受控系统脉冲响应衰减速度提高80%以上,有效改善系统的控制效果和稳定性能。     

基于颤振效应的气动比例阀摩擦力补偿研究

针对气动比例阀的摩擦力是造成其死区的主要因素,分析了比例阀摩擦力的产生原因.根据振动对摩擦力的影响,对气动比例阀叠加高频低幅颤振信号进行摩擦力补偿的机理进行了研究,并基于软件VC 和LabVIEW开发出摩擦力颤振补偿器.实验结果表明,通过在控制信号上叠加高频低幅的颤振信号,使阀芯始终处于微小振动状态,可以有效克服比例阀摩擦力,消除爬行现象,缩短滞后时间.该补偿方法具有较高的工程应用价值.     

基于遗传算法的结构主动控制

提出了应用遗传算法进行结构主动控制的新方法，该方法能够在线计算控制力，对结构实施控制，并提出了解决该控制系统中时间滞后问题的方法，为该控制系统在实际中的应用打下了基础。     

容许幅度法设计时滞陷波器抑制残余振动

提出一种鲁棒设计方法－容许幅度法,在隐波频率附近按照一定的频率偏移,选择数个陷波频率分别设计时滞陷波器,然后将各个陷波器级联,设计出具有多个波头的多峰容许多幅度时陷清波器,大大提高了控制系统的鲁棒性,并以起重机系统为例说明了该方法的有效性。     

Tailoring the time delay of optical pulse/sequence employing cascaded SOA and band-pass filter

Abstract

A tunable time delay for a 100-ps pulse is achieved via a SOA cascaded band-pass filter, which can be tailored by tuning the filter or changing the SOA injection current. For a single pulse, when the pulse propagates through the cascaded system, a delay of 99.6 ps and an advance of 42.6 ps can be achieved by altering the SOA injection current at two different wavelengths located in the red band and blue band of the filter, respectively. The corresponding tunable delay range is 165 ps, and the maximum delay-bandwidth product (DBP) is 1.65. For an optical sequence, to our knowledge, it is the first time that the time delay is tailored over 145.6 ps corresponding to a DBP of 1.46 by tuning the wavelength from 1556.075 to 1556.955 nm, and 45.2 ps (95.6 ps) advance (delay) by tuning the injection current from 100 to 500 mA at 1556.155 nm (1556.955 nm). The dependence of the time delay on the injection current and filtering configuration has been discussed based on plenty of experiments data. Based on SOA’s fast switching, this device can be used for signal synchronization and bit-by-bit signal processing in a communication system.