公路桥梁振动控制的变论域自适应模糊控制算法

采用变论域自适应模糊控制(VUAFLC)算法对地震作用下公路桥梁非线性振动控制的Benchmark问题进行研究.变论域自适应模糊控制算法通过在线调节模糊控制器的输入和输出变量的论域来改善传统模糊控制(FLC)算法的性能.基于Lyapunov函数方法设计了输出论域的自适应律.桥梁在不同场地类型和幅值的地震作用下的仿真分析结果表明,基于VUAFLC算法的主动分散控制策略能够有效抑制结构的地震响应;在控制力峰值几乎相等的条件下,控制效果优于传统的模糊控制算法和LQG最优控制算法.     

基于模糊综合算法的透平膨胀机增压端喘振保护

提出了基于西门子S200型PLC的模糊PID控制算法。以膨胀机增压端流量期望值与测量值的差值e及其变化量ec为模糊PID逻辑控制的输入参量,比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td为输出参量,利用模糊隶属度函数和模糊控制规则得到了输出参量的模糊控制查询表,并编制了相应的PLC控制程序。     

磁流变半主动悬架变论域模糊控制研究

在ADAMS/CAR中建立了基于磁流变减振器的整车多刚体动力学模型,将变论域模糊理论应用于磁流变半主动悬架控制,设计了一种改进的变论域模糊控制器,并在Matlab/Simulink中建立了控制子系统.以脉冲路面和随机路面作为输入,进行了不同车速工况的ADAMS-Matlab整车联合仿真,对被动悬架、变论域模糊控制及传统模糊控制磁流变半主动悬架的减振效果进行了比较分析,并进行了实车台架试验验证.分析结果表明,采用所设计的变论域模糊控制策略的控制效果要优于传统的模糊控制策略,磁流变半主动悬架可有效改善汽车行驶的平顺性和舒适性.     

瓦楞纸板横切机速度控制系统设计

目的提高瓦楞纸板横切机速度跟踪精度,减小其剪切误差。方法基于模糊控制设计一个速度控制系统。介绍横切机的工作原理。针对其速度跟踪控制,阐述具体的控制算法。基于模糊控制设计一种速度跟踪控制器,以解决其非线性、数学模型不精确等问题,主要包括模糊化、隶属度函数、模糊规则等。以DSP为核心,搭建实验平台。同时详细阐述硬件电路结构,包括IPM模块、驱动隔离电路、速度和位置检测电路等。结果实验结果表明,即使存在干扰,控制系统仍可以在很短的时间内完成速度响应。同步区速度偏差较小、跟踪精度高。结论所述控制系统能够提高剪切效率、降低剪切误差,满足横切机的设计要求。     

瓦楞纸板生产线原纸张力自适应模糊PID控制

目的为了解决张力控制不稳定对瓦楞纸板质量和生产效率产生影响的问题。方法对放卷辊进行动力学分析,建立瓦楞纸板的原纸张力数学模型,并分析张力稳定的主要因素。针对传统PID控制不能实现原纸张力控制过程中参数的自适应调整,提出一种变论域自适应模糊PID控制策略,采用变论域模糊控制实现控制参数自整定和控制规则的自调整,并将其应用于原纸张力控制系统中。结果仿真结果表明,该张力控制策略的响应时间约为0.65 s,最大超调量为3%。结论所设计的控制方法与传统的PID控制相比,具有响应速度快、抗干扰能力强、控制输出稳定等优点,能够实现原纸张力的稳定控制。     

基于自适应伸缩因子的变论域模糊PID振动控制方法

针对传统变论域模糊PID控制算法(VUFP)伸缩因子无法自适应调整的问题,建立了基于自适应伸缩因子的变论域模糊PID振动控制方法,从而进一步提升振动控制效果。在传统VUFP算法的基础上,将系统误差及误差变化率作为输入,伸缩因子参数作为输出,提出了伸缩因子自适应调整函数;从非零性、对偶性、单调性、正规性、协调性入手,通过理论证明了所提自适应调整函数的合理性;基于VUFP算法,利用系统误差及误差变化率实现了自适应调整函数参数的实时自适应调整,从而避免了VUFP算法中伸缩因子缺乏模糊规则导致控制效果降低的问题。3层框架理论模型和实验结构的振动控制结果表明:所提控制方法能实现函数型伸缩因子参数的自适应调整,针对框架结构加速度、速度及位移的控制效果均优于PID和VUFP控制算法,为建筑结构振动控制提供了一种新的控制算法。     

模糊神经网络在高层建筑横风向振动控制中的应用研究

提出了模糊神经网络方法控制高层建筑横风向风振反应。通过观测部分楼层加速度和控制力输出，建立了模糊神经网络控制器，解决了传统控制中有限的传感器数目对系统振动状态估计的困难．利用模糊神经网络控制器预测结构的控制行为，消除了闭环控制系统中存在的时滞。利用模糊神经网络控制器的自学习能力来确定模糊规则和语言变量隶属函数，解决了土木工程复杂结构模糊控制中，难于依据专家的主观经验来确定模糊控制规则和语言变量隶属函数等困难。模糊神经网络方法的优势在于算法自身的鲁棒性，处理结构非线性、参数不确定性及时变等问题的能力。通过对基准建筑的刚度不确定性分析，讨论了模糊神经网络控制器的鲁棒性。仿真分析表明，模糊神经网络控制策略能有效地抑制高层建筑的横风向风振反应，控制效果略优于LQG控制，而拥有LQG控制不具备的诸多优点。     

基于小波分析的模糊控制算法应用

针对空间跟踪系统的特点及对伺服控制的技术要求,采用基于小波分析的模糊控制器,将小波基函数作为隶属函数,可根据误差在线调整隶属函数的形状,使模糊控制具有更优、更强的自适应能力。仿真与实验结果表明这种控制器比常规的PID控制器具有更好的动态性能和抗干扰能力,能很好的用于跟踪系统的控制。     

无刷直流电动机自适应模糊变结构速度控制器的研究

设计了一种无刷直流电动机的新型高性能自适应模糊变结构速度控制器。该控制器具有如下优点：减小了变结构控制带来的抖振,在保证系统稳定性的同时加快了响应速度,解决了传统的变结构控制器设计需要事先测定扰动量范围的问题,在线调整模糊控制器输出的自适应算法简化了模糊控制器的设计。实验结果证明这是一种无刷直流电动机的高性能速度控制器。     

基于磁流变阻尼器的结构模糊半主动控制实验研究

基于磁流变阻尼器的结构半主动控制兼有被动和主动控制的优点,近年来受到了广泛的关注,但设计与之相适应的控制系统仍是一项具有挑战性的工作。本文针对多输入多输出结构-阻尼器系统,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法。由遗传算法自适应优化生成模糊控制规则,建立从加速度响应到磁流变阻尼器控制电压之间的关系,对结构进行半主动控制。通过两个结构振动控制实验,证明了该方法的有效性。     

Adaptive Fuzzy Control of Constrained Flexible-Link Manipulators

ＡｄａｐｔｉｖｅＦｕｚｙＣｏｎｔｒｏｌｏｆＣｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＦｌｅｘｉｂｌｅＬｉｎｋＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓＦａｎＸｉａｏｐｉｎｇ，ＸｕＪｉａｎｍｉｎ，ＭａｏＺｏｎｇｙｕａｎ，ＺｈｏｕＱｉｊｉｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓ...     

漂浮基柔性空间机械臂关节运动的分块神经网络控制及柔性振动模糊控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,漂浮基柔性空间机械臂关节运动及柔性振动主动抑制的控制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用拉格朗日方法建立了漂浮基柔性空间机械臂的系统动力学方程。之后采用奇异摄动理论,将其分解为表示刚性运动的慢变子系统和柔性振动的快变子系统。据此,设计了柔性空间机械臂系统载体姿态及机械臂关节铰协调运动的组合控制器。针对慢变子系统——柔性空间机械臂的刚性运动,设计了分块神经网络控制器,以完成系统参数未知情况下关节空间协调运动的轨迹跟踪;而对于快变子系统——柔性臂的振动,则设计了模糊控制器来主动抑制柔性杆的振动。数值仿真证实了提出方法的有效性。     

航天器姿态机动的自适应鲁棒控制及主动振动抑制

针对航天器在进行姿态机动时挠性附件的主动振动控制问题,提出一种基于自适应鲁棒方法和 理论相结合的控制方案。为有效地进行振动抑制,主动振动控制器采用 状态反馈理论,并且设计时充分考虑由于忽略挠性附件模型高阶模态所带来的结构不确定性,保证振动的快速衰减和方法的鲁棒性。同时,采用自适应鲁棒方法设计姿态控制器,有效地降低干扰和转动惯量不确定性对系统性能的影响,并采用Lyapunov方法分析系统的稳定性。最后,数字仿真结果说明,本文提出的方法是合理和有效的。     

密集模态挠性结构振动的自适应逆控制

一般空间大型挠性结构具有模态密集和参数随特殊空间环境变化的特点,给振动控制系统的设计带来严峻的挑战。常规的固定参数控制器,能很好地解决密集模态挠性结构在相当长的一段时间内不发生变化且其模型可以较为准确获取的一类问题,但结构参数变化时控制效果变差甚至系统失稳。为此研究了密集模态挠性结构振动的自适应逆控制,在二维密集模态挠性板振动控制实验系统上,实现了扰动的有效抑制,其控制效果比固定参数控制器要好;当系统结构参数发生变化时,自适应逆控制系统能够自动重新进行在线辨识和控制器参数自适应调整,达到新状态下扰动的有效抑制。     

光电层合圆柱薄壳的自组织模糊主动振动控制

本文针对当前的光致伸缩驱动器构型在壳类结构的振动抑制中不能产生负膜力的问题,提出了一种新型的多片组合驱动器构型。并将该构型层合在圆柱薄壳结构的上下表面,建立了光电层合圆柱壳独立模态振动控制方程。考虑到光致伸缩驱动器的非线性和时变驱动特性,以及模型的不确定性,设计了基于性能函数负梯度调节的规则自组织模糊主动控制器,克服了常规模糊控制器控制规则设计的困难;为了验证上述提出的控制策略的有效性,进行了数值仿真;仿真结果表明提出的自组织模糊控制器取得了理想的振动控制性能,实现了柔性薄壳结构的非接触主动振动控制。     

基于Sugeno型模糊神经网络的空间杆系结构的压电驱动器主动控制

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经网络的自适应学习功能进行模糊划分及产生模糊规则,最后利用模糊系统的推理能力对空间杆系结构模型进行基于地震响应的主动控制仿真,同时与基于经验的Mamdani型模糊推理规则进行仿真对比。仿真结果表明两种模糊推理模型对结构模型的控制都能达到良好效果,但是由于Sugeno型模糊推理的计算简单,其仿真速度比Mamdani型模糊推理快几十倍,而且省去了人为的经验总结过程,因而采用Sugeno型模糊神经网络控制器更能满足工程应用的要求。     

特征模型自适应控制方法在悬臂梁振动主动控制中的应用

特征建模理论和方法是对现有控制理论关于对象建模理论的一个发展,为高阶、参数未知对象进行低阶控制器、自适应控制器和智能控制器的设计提供了理论依据,为工程设计带来极大的方便。基于特征模型的自适应方法与常用的间接自适应方法相比,待辨识的参数更少,控制器算法更简单。由于基于特征模型的自适应方法是一种很新的方法,在实际系统中的应用还比较少,因此有必要通过在实际系统的应用来验证该方法的有效性并不断改进和完善该方法。为此,利用压电智能结构作为挠性悬臂梁的敏感器和致动器,采用特征模型自适应控制方法对挠性悬臂梁的振动进行主动控制,并比较研究了特征模型自适应控制算法和正位置反馈（PPF）控制算法的物理仿真结果,通过物理仿真验证了特征模型自适应控制器抑制梁弯曲振动的有效性。     

智能桁架结构振动的仿人智能控制

为了研究高效实用的智能结构控制方法，将仿人智能控制（HSIC）应用于带压电作动器的空间桁架结构的振动主动控制，针对其稳定性差的缺点，提出包括模糊控制策略在内的三种改进方法。在Simulink中对三棱柱智能桁架结构的振动控制进行了仿真，并在MATLAB／dSPACE综合实验环境下进行了多种激励条件下的物理仿真实验。仿真和实验均使结构的一阶振幅迅速降低90％以上，对高阶频率的振动控制也取得满意的效果，表明HSIC能更快地控制结构振动，改进后的HSIC较好地解决了控制过程中快速性、精确性与稳定性之间的矛盾。     

模糊自抗扰控制器在挠性航天器振动抑制中的应用

针对挠性航天器在轨运动过程中挠性结构的持续振动问题,提出了一种基于模糊控制原理的改进型自抗扰控制方法,实现对挠性航天器的振动抑制。通过非线性自抗扰控制器快速地抑制挠性航天器的低频振动,并结合模糊控制实现自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller, ADRC)参数的自整定,提高自抗扰控制器的性能。将仿真结果与PD控制和非线性自抗扰控制进行对比,结果表明该控制算法能更加快速有效地抑制挠性航天器的振动,具有重要的理论研究和工程应用价值。