振动主动控制中传感器与作动器参数的优化设计

本文分析了文献[5]中方法的不足,提出了梁式结构振动主动控制中同时优化系统极点和传感器/作动器位置的联合优化设计法,指出传感器/作动器最优位置不仅与受控结构的模态频率和振型有关,还与系统的极点位置有关.对于最低阶模态频率较低(小于1.0 rad/s)的受控结构的主动控制系统不宜采用加速度传感器.     

压电陶瓷致动器的动态控制模型及逻辑规则控制

提出了一种新的压电陶瓷致动器的动态控制模型．该控制模型建立在泛布尔代数理论基础上;它依赖于压电陶瓷的控制经验．通过一系列控制规则,采用泛布尔代数的符号进行控制模型的表述．在所建模型基础上,结合PID控制器对压电陶瓷进行了Rule＋PI控制的离线仿真研究;仿真结果表明,该控制模型结构简单,控制方便,易于实现．     

微致动器用于翼面流场主动控制规律研究

面向主动流动控制研发了气泡型微致动器及其阵列技术和MEMS合成射流器技术．对气泡型微致动器参与下的飞行器翼面流场进行了数值模拟,并结合翼型开展了风洞实验,研究了气泡型微致动器对气动性能的影响规律．阐述了微型合成射流器及其微流场特性,研究了合成射流抑制失速、提高升力的机理．结果表明,在翼型上对微致动器进行合理布置,采用适当的控制参数,可以实现对翼面绕流的有益主动控制,达到增加升力、改善失速特性等目的．     

超磁致伸缩驱动器自适应精密驱动控制研究

超磁致伸缩驱动器(GMA)虽然具有很多优点,但是超磁致伸缩材料(GMM)在磁化过程中存在磁滞非线性,磁滞误差可达20 %,要解决这一问题,必须对GMA采用精确有效的方法实现建模,并用于GMA驱动位移精密控制。研究中采用LMS算法对研制的GMA进行自适应系统模型辨识,用不同频率的正弦信号和方波信号作为输入,辨识模型都能精确逼近GMA输出信号,辨识精度高达0.069 μm;最后采用Fx-LMS算法对GMA进行驱动位移控制实验,通过在线辨识有效减小磁滞误差,提高控制精度。     

振动控制传感器／作动器的数目和位置优化设计

提出一种确定传感器、作动器的数目和优化设计传感器、作动器位置的方法。以独立模态最优控制方法为基础,将模态控制力、作动器作动力和传感器测量的信号处理为随机变量,分别建立了模态控制力能量、作动器作动力能量的自相关矩阵的测量信号的能量自相关矩阵。进一步通过作动力能量的自相关矩阵的和测量信号的能量自相关矩阵包含的能量分别确定了作动器和传感器的数目。在此基础上,建立了基于控制系统作动力消耗能量最小和传感器测量信号能量最大,分别设计了控制系统的作动器和传感器的最优位置。通过数值算例证明了该方法的有效性。     

Distributed Multipole Model for Design of Permanent-Magnet-Based Actuators

This paper presents a general method for deriving a closed-form solution for precise calculation of the magnetic field around a permanent magnet (PM) or an electromagnet (EM). The method, referred here as distributed multipole (DMP) modeling, inherits many advantages of the dipole model originally conceptualized in the context of physics, but provides an effective means to account for the shape and magnetization of the physical magnet. Three examples are given to illustrate the procedure of developing a DMP model, which derives an appropriate set of distributed dipoles from a limited set of known field points, for a general cylindrical PM, a customized PM, and a multilayer coil. The DMP modeling method has been validated by comparing simulated fields and calculated forces against data obtained experimentally and numerically; the comparisons show excellent agreement. Finally, we illustrate how the closed-form DMP models can offer an inexpensive means to visualize the effect of the EM fields on the leakage and unexpected flux paths, which have significant influences on the magnetic torque of a spherical motor.     

抑制作动器间干扰的主动控制方法

通过优化作动器的控制目标，调整控制通道耦合方式，可有效抑制作动器间的正反馈，达到快速平稳收敛的控制目的。该方法基于滤波xLMS方法和多通道耦合控制模型，控制过程简洁、有效。实验结果表明，该方法能有效抑制多个作动器之间的互相干扰，而且较多通道分散控制具有更高的总体抑制性能。     

巨磁致伸缩自适应精密驱动和振动控制

针对巨磁致伸缩系统的自适应精密驱动和微振动控制系统,结合受控自回归滑动平均模型(CARMA)与递推增广最小二乘法（RELS）相结合对巨磁致伸缩驱动器（GMA）实现在线模型辨识;分别用不同类型的信号作为输入,辨识模型能精确描述GMA输出位移,辨识误差达0.23 %;将改进的广义预测控制算法（MGPC）应用于GMA的闭环位移控制,与最小方差自适应控制（MVSTR）相比,MGPC具有更好的实时性和更高的控制精度,在0～10 μm给定位移下,其驱动控制误差达0.143 μm。最后基于上述CARMA模型和MGPC算法对GMA隔振系统进行微振动控制实验,抑制效果达到20 dB。该研究结果对精密工程及航天振动控制应用具有一定的价值。     

集中冷站水系统设备控制方案设计

从科学、安全的角度探讨中央空调集中冷站水系统设备的控制策略,建立起低压配电控制和设备自动化控制的先进合理的设备控制方案,以实现各设备安全、可靠的协同运行,以保证冷站水系统处于最优的运行工况,从而达到集中冷站的各项设计功能,实现安全、高效、节能的目的。     

压电智能悬臂梁神经网络预测控制

对表面粘贴压电元件的压电智能悬臂梁进行有限元建模和分析,获取了结构的动力响应数据。根据神经网络的非线性逼近能力,用动态递归神经网络对压电振动系统进行了系统辨识,建立了系统的预测模型。以此预测模型来代替传统广义预测控制算法中的受控自回归积分滑动平均模型,对压电智能悬臂梁进行振动主动控制的研究,并优化了控制系统参数。对一单输入单输出压电智能悬臂梁系统进行了仿真分析,控制效果良好,为智能算法在智能结构中应用有一定的指导意义。     

Design Strategies for the Multivariate Exponentially Weighted Moving Average Control Chart

The multivariate exponentially weighted moving average (MEWMA) control chart has received significant attention from researchers and practitioners because of its desirable properties. There are several different approaches to the design of MEWMA control charts: statistical design; economic–statistical design; and robust design. In this paper a review and comparison of these design strategies is provided.Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

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%.     

动力吸振器优化设计的功率流控制策略

针对附加动力吸振器的振动系统,利用结构导纳理论,引入附加动力吸振器后振动系统的等价结构导纳和修正导纳矩阵,推导了系统的功率流,揭示了系统功率流的传递特性和动力吸振器的控制机理,并提出了以功率流为控制量进行动力吸振器优化设计的方法。     

Principle Design of Actuators Driven by Magnetic Shape Memory Alloys

Magnetic shape memory alloys (MSMA) are a promising material for actuation purposes as they provide relatively large strains and relatively high operation frequencies. In this paper three concepts of such actuators are introduced. The first part will describe a so called spring actuator, where the MSM element is working against a restore pre‐stress spring. The second concept uses two MSM elements working antagonistically to substitute the pre‐stress spring. A small sized actuator for valve or switching applications is shown in the third concept. Advantages and disadvantages are highlighted and show the potential of the comparatively new active material.     

一种基于压电堆执行器的柔性结构滞后补偿PID控制

采用压电叠堆执行器和PID控制相结合方法解决柔性结构振动问题。提出相位补偿和分频控制相结合的方法分别解决柔性结构中存在的相位滞后和多频激励问题。首先通过有限元分析方法对柔性梁结构进行理论模态分析,并搭建实验系统进行验证,确定系统的主导模态。然后对系统延时进行理论分析,通过实验辨识出激励频率与滞后补偿的函数关系。最后设计基于滞后补偿的分频PID控制器,通过实验验证多频振动激励条件下所设计控制器的振动控制效果。结果表明所设计的滞后补偿PID控制器对相位滞后有较好补偿效果,最大振动衰减可达45%。     

弹性连杆机构振动主动控制中作动器与传感器的位置优化

对机构振动主动控制中作动器和传感器位置的优化问题进行了研究。基于对连杆机构受控子系统能控度、能观度和剩余子系统能控度、能观度的分析,确定了能够综合反映主动控制器作动和检测能力及避免“溢出”的性能指标函数,建立了相应的优化模型,在此基础上,采用约束尺度法对该优化问题进行了求解。最后,通过算例说明了本文方法的可行性和正确性。     

论绿色产品设计的理念与准则

从产品造型、产品结构、产品材料方面论述了绿色产品设计理念,提出了简约设计、再生设计、可拆卸设计在绿色产品设计中准则.     

Design of Runs Rules Schemes

Runs rules are often used to increase the sensitivity of a Shewhart control chart. In this work, plots of various runs rules schemes are given to simplify the determination of control limits based on a desired in-control average run length (ARL₀).     

Conjugated Polymer Actuators and Devices: Progress and Opportunities

Conjugated polymers (CPs), as exemplified by polypyrrole, are intrinsically conducting polymers with potential for development as soft actuators or “artificial muscles” for numerous applications. Significant progress has been made in the understanding of these materials and the actuation mechanisms, aided by the development of physical and electrochemical models. Current research is focused on developing applications utilizing the advantages that CP actuators have (e.g., low driving potential and easy to miniaturize) over other actuating materials and on developing ways of overcoming their inherent limitations. CP actuators are available as films, filaments/yarns, and textiles, operating in liquids as well as in air, ready for use by engineers. Here, the milestones made in understanding these unique materials and their development as actuators are highlighted. The primary focus is on the recent progress, developments, applications, and future opportunities for improvement and exploitation of these materials, which possess a wealth of multifunctional properties.