基于迟滞非线性逆补偿的振动主动控制仿真研究

由于压电材料本身的特性,压电作动器对外加电场的响应通常表现为多值映射的迟滞特性。这种迟滞非线性会产生与输入信号相关的相位和谐波失真,一方面会造成系统振荡甚至失稳,另一方面会产生谐波,限制系统性能。本文通过仿射原理对迟滞非线性进行建模,并通过神经网络引入迟滞逆模型,以消除迟滞非线性的影响,在此基础上,结合自适应控制LMS方法对引入补偿的迟滞非线性系统的振动传递控制进行仿真研究。结果表明,具有补偿的迟滞非线性系统的控制误差比没有补偿的系统的控制误差明显减小,而且误差收敛速率也明显变大。     

迟滞非线性系统参数识别方法的研究

迟滞非线性既是非线性的,又是非解析的,关于它的参数识别一直是人们关注却又难以解决的问题,本文提出 了一种较好的识别迟滞非线性系统参数的方法,就是根据实测得到的系统输入－输出数据来直接识别系统的物理参数。     

智能作动器Preisach迟滞参数辨识及补偿研究

针对实现智能作动器精确运动需对迟滞非线性进行辨识、补偿问题,采用奇异值分解方法辨识Preisach模型参数,构造变幅值谐波输入信号满足持续激励条件;基于辨识模型设计逆模型前馈补偿Preisach迟滞非线性;通过压电平台检验该辨识、补偿方法。实验结果表明,奇异值分解法可有效辨识迟滞效应非线性模型,基于辨识结果的逆模型补偿可减小跟踪误差89.5%。     

含PID控制器的迟滞非线性控制系统的主共振及奇异性

针对含PID控制器的迟滞非线性闭环控制系统,用Backlash神经网络模型逼近系统迟滞非线性部分,建立动力学模型。研究了系统在简谐激励下的主共振,利用平均法得到了系统的分岔方程,并用奇异性理论进行了分析,得到了转迁集和分岔图。另外还研究了系统参数对开折参数和分岔参数的影响,从而为系统参数的选择提供理论指导。     

非线性迟滞系统的参数分离识别

迟滞振动系统的非线性恢复力通常包含三部分：（１）仅与位移ｙ（ｔ）有关的ｇＮ（ｙ）；（２）仅与速度ｙ（ｔ）有关的ｈＮ（ｙ）；（３）有记忆恢复力ｒ（ｔ）。当ｒ（ｔ）可用图１的双折线模型来表示时，在ｙ＝ｙ＝０点，ｒ（ｔ）＝±ｒｓ，为常数值。据此可将ｒ（ｔ）分离出来。而后，考虑到ｙ＝０，通常ｈＮ（ｙ）＝０；ｙ＝０时，通常ｇＮ＝（ｙ）＝０，又可以将ｇＮ（ｙ）和ｈＮ（ｙ）分离开来。识别时，将ｇＮ（ｙ）和ｈＮ（ｙ）分别用正交的函数项级数来逼近。分离识别和正交性使运算过程大大简化。识别时应用响应的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换所得的频域函数，又增加了抗噪能力，提高了识别精度。     

反应溅射的PID神经网络控制仿真

在反应溅射工艺中,反应气体流量和沉积速率、反应气体气压、靶电压之间存在迟滞关系.为了保证反应溅射稳定以及保持溅射率高和反应气体利用率高,需要对反应溅射系统进行精确控制.PID神经网络(PIDNN)控制器具有PID控制的快速收敛特点和神经网络的非线性逼近能力,适合对非线性反应溅射系统的控制.本文用PID神经网络(PIDNN)控制器对反应溅射系统进行精确控制.在S.Berg给出的反应溅射系统模型基础上,对反应溅射系统的PIDNN控制进行仿真.仿真结果表明,PIDNN控制器能够稳定反应溅射过程,并且收敛速度较快,输出响应迅速,抗干扰能力强.     

系统PID控制研究与仿真

PID（Proportional—Intergral—Differential）控制器具有算法简易、可靠性高等特点,是发展最早且较为成熟的控制器之一。PID算法在控制过程中只需要知道控制偏差e和偏差变化率ec等基本参数,不需要精确的数学模型,便可以通过该算法对控制参数进行在线自我调整,达到理想的控制效果。现代的PD控制是将自适应控制、最优控制、预测控制、鲁棒控制和智能控制引入到PID控制中的一种新型控制,具有广阔的发展前景。     

基于PI迟滞模型的压电驱动器自适应辨识与逆控制

压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳.本文采用经典PI模型描述压电驱动器的迟滞非线性,利用自适应投影算法对PI模型的权向量进行在线辨识,并与传统的最小二乘辨识方法进行比较.迟滞PI模型的优点是模型存在解析逆,因此本文对压电驱动器采用自适应逆跟踪控制,利用驱动器的输出位移与参考位移之差使用自适应投影算法在线辨识PI模型的权向量,并计算PI逆模型的权向量和阈值,最终得到要输入的电压值.最后实验结果表明自适应逆跟踪控制比传统的逆模型跟踪控制精度提高了49.8%.     

基于模糊理论的主动悬架PID控制

针对主动悬架的各种控制策略各有利弊而无法同时达到平顺性和操稳性最优控制的问题,本文采用模糊控制与PID控制相结合的新控制方法进行改善。通过运用matlab／siaulink建立实现这种控制策略的主动悬架控制仿真模型,模拟分析得到主动悬架采用这种控制策略与采用其他控制策略相比,车身加速度幅值的减小力度更大,鲁棒性更强,控制性更优。结果表明：这种控制理论为汽车悬架控制提供了一种更加合理的解决方案。     

压电陶瓷片迟滞补偿建模及悬臂梁主动控制研究

为增强压电悬臂梁振动控制效果,提出一种基于最小二乘法的逆迟滞补偿控制算法。在不同电压下对压电陶瓷片位移进行实测,应用最小二乘法对其迟滞环进行多项式拟合建模,并利用压电片逆迟滞补偿模型对控制电压进行补偿。通过悬臂梁振动主动控制试验系统研究PID控制器在有、无逆迟滞补偿时的控制效果。结果表明:经过PID逆迟滞补偿后的主动控制效果比传统PID提高10.083%。因此,该逆迟滞补偿方法能够有效增强压电陶瓷片的主动控制效果,对于压电悬臂梁振动主动控制具有重要参考价值。     

超弹性SMA复合阻尼器的计算模型及参数分析

介绍了超弹性SMA复合阻尼器的构造及工作原理,并根据它的受力特性,建立了该阻尼器的力学计算模型,针对模型中的关键参数:阻尼器内滑条槽深与接触面摩擦系数、SMA丝的预应变及缠绕量、环境温度及位移幅值等对阻尼器力学性能的影响规律进行了分析。分析结果表明:阻尼器的初始刚度、输出力和滞回面积随内滑条槽深、SMA丝缠绕量、接触面的摩擦系数的增加而增加;在不同的位移幅值下,阻尼器的荷载-位移曲线形状分别呈三角形、四边形和五边形等多边形形式,表现为变刚度的特性;阻尼器的屈服位移和输出力随环境温度的升高而线性增加;当对SMA丝施加一定的初始预应变,SMA复合阻尼器表现为摩擦型阻尼器。最后,将模型结果与实验结果进行了对比,两者基本吻合。     

基于形状记忆合金驱动的仿生鲫鱼尾鳍的设计和分析

 为了研制可主动运动控制的仿生机器尾鳍,以鲫鱼的尾鳍为研究对象,利用仿生学研究结果以及形状记忆合金材料的特点,设计形状记忆合金驱动的仿生鲫鱼尾鳍结构,实现尾鳍的主动运动控制.介绍了仿生尾鳍及其驱动器的机械结构和控制方法,详细分析了核心部件形状记忆合金鳍条的根部变形曲率和摆动幅度之间的关系.最后由实验给出了形状记忆合金鳍条厚度与最大输出力及摆动幅度之间的关系,同时给出加热电流占空比对鳍条最大摆幅和最高频率的影响规律.由实验结果可知：最大输出力随着SMA薄板的厚度增加而迅速增大,它们之间呈现非线性关系;鳍条厚度和摆动幅度之间呈线性反比关系,摆动幅度随着厚度的增加线性减小;随着驱动加热电流的增加,鳍条的响应频率显著加快;不同加热电流占空比下鳍条所能达到的最大摆幅显著不同．     

结构地震响应监测与控制的形状记忆合金（SMA）智能系统

利用形状记忆合金的超弹性特性和应变自感知特性，开发了sMA阻尼器／位移传感器，集成结构振动控制与监测智能系统，安装在结构层间抑制结构地震响应，同时监测结构响应，为地震后结构快速安全评定提供数据。文中首先对奥氏体状态SMA的超弹性特性和应变自感知特性进行了详细的试验研究；然后详细阐述了SMA阻尼器／位移传感器的构造设计；最后将SMA阻尼器／位移传感器安装在结构模型上进行了振动台试验，验证了该装置的有效性。     

神经元PID在空调机组性能试验室温度控制中的建模与仿真

针对焓差法空调机性能试验室环境控制中被控对象具有大滞后、慢时变、非线性及不确定干扰因素多等特点，将具有自学习、自适应功能的神经元PID控制器应用于温度控制系统中，通过数学建模并在MATLAB环境下的计算机仿真，证明了神经元PID控制的实用性和有效性。     

Adhesive element modelling and weighted static shape control of composite plates with piezoelectric actuator patches

A novel finite element model is presented for static and dynamic analysis of composite plates integrated with a laminated piezoelectric layer, a host laminated composite plate and an adhesive layer between them. A new adhesive element is developed which includes both peel and shear effects in the adhesive layer based on first‐order shear deformation plate theory. The thin adhesive layer between the piezoelectric layer and the host plate is modelled by assuming that it carries constant shear and peel strains throughout its thickness. In addition, a weighted static shape control scheme for finding the optimal voltage distribution for static shape control is given. By selecting different weighting matrices, a variety of items such as displacements, slopes, curvatures, strains and even generalized forces, can be included in finding the optimal actuating voltage for static shape control. The present model is validated by comparing with those results available in the literature. The numerical results show that the weighted linear least method can give a satisfactory voltage distribution to best match the desired shape. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

在互联网上进行结构系统协同优化的信息交流与进程调控

 由于异地分布式复杂产品系统的分系统是由不同设计单位分别进行优化设计的。一般说来，这样组集起来的产品系统并不能得到真正优化． 为得到整个分布式结构系统的优化设计就必须进行网络化全局协调优化设计．以互联网的电子邮件为基础，研究了在互联网上进行结构系统全局协调优化设计的信息交流与进程调控技术及其实现途径，并利用VB计算机语言开发了一个实用软件系统． 一个卫星结构系统全局协调优化设计的应用实例表明了分布式结构系统网络化协同优化的必要性和所开发软件的有效性．这项技术对于复杂产品的全球化协同设计具有重要意义．     

智能自主寻迹小车测控系统的研究与设计

智能小车的测控系统是小车设计中的关键技术之一,灵敏完备的测控系统可以有效提高智能小车运行的稳定性,介绍了智能自主寻迹小车测控系统的整体架构和软硬件设计过程。以飞思卡尔M9S12XS128微处理器作为小车的控制核心,采用红外光电传感器采集路径信息,微处理器根据路径信息和小车当前状态采用脉冲宽度调制(PWM)方式对驱动电机和舵机进行控制。优良的控制算法对智能小车寻迹的准确性和稳定性起着关键的作用,文中采用模糊比例-积分-微分(PID)控制策略对直流电机的转速进行控制,利用双P控制算法控制智能小车舵机的转向;测试结果表明,智能小车运行快速平稳,能够自主准确寻迹。     

Process analysis and optimization for failure energy of spot welded titanium alloy

Titanium and its alloys have been applied in many industrial fields because of their high specific strength, good corrosion resistance and high thermal stability. Whereas, there is limited valuable references for recommendations of welding parameter selection and specific standards of the small scale resistance spot welding (SSRSW) of titanium alloy though it has been applied in many industrial production fields. Seventeen tests were designed according to the three-level three-factor Box–Behnken experimental design and the mathematical model correlating the process parameters and the failure energy was established on the basis of response surface methodology (RSM) technique. And then this model was used to analyze the effects/interactions of the welding parameters on the failure energy. The verification test results which were conducted with completely new welding parameters verified that the model presented in this paper was effective and robust. Sensitivity analysis was also carried out to explore the impact of each process parameter on the quality of welding joint. The optimal combination of process parameters for maximum failure energy of the welded joint was obtained using the model based on artificial fish swarm algorithm (AFSA).