压电智能结构的研究进展

压电智能结构是目前智能结构的研究热点之一，有着广阔的应用前景， 取得了丰富的研究成果。文章综述了压电智能结构中传感器和执行器、动力学建模以及应用研究等方面的进展，并提出了压电智能结构工程实用化过程中必须解决的几个问题。     

压电智能挠性板的主动振动控制研究

对挠性悬臂矩形板的主动振动控制进行了研究。给出了悬臂板的压电敏感器和致动器的布置准则，并推导了悬臂板的（包括弯曲和扭转振动模态）基于分布式压电致动器的压电致动方程，可以根据该方程设计悬臂板压电主动振动抑制的控制器。该文在控制方法上采用应变律反馈控制和线性二次型（LQR）控制，计算机数字仿真结果表明：设计的控制律对于悬臂板的弯曲和扭转振动是有效的。     

压电智能层合结构噪声主动控制的实验研究

根据噪声主动控制原理，建立了压电智能层合结构噪声主动控制模型，在隔声箱内部激励分别单频、多频情况下，进行了噪声控制实验研究。研究表明，在50～450Hz的频段内取得了良好的降噪效果，其中在80Hz的最大降噪达到26．4dB，且控制系统具有很好的稳定性。     

压电主动构件在桁架结构振动控制中的应用

压电主动构件是一种集作动和传感于一体的能承载的器件。文章主要针对研制的压电主动构件,通过实验研究其在桁架结构振动控制中的应用。结果表明,这种压电主动构件作为桁架结构的内控制源,可以有效地提高结构的模态阻尼、抑制结构振动。     

压电复合材料薄壳结构振动主动控制

对表面粘贴压电元件的复合材料薄壳结构的应变驱动原理、振动控制方程进行了分析。建立了自适应控制系统，对粘贴了压电材料的玻纤／环氧圆柱壳的振动进行了主动控制实验。结果表明，压电自适应壳结构能对薄壳的振动进行有效抑制，同时使壳体噪声辐射得到显著衰减。     

基于极点配置的柔性智能结构主动振动控制

对采用压电元件作为传感器和驱动器，基于极点配置法的柔性智能结构主动振动控制进行了实验研究，介绍了控制系统构成，实验结果验证了文章所述方法的有效性。     

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究：（一）压电主动构件设计

基于压电材料的压电作动效应，设计了一种可用于智能桁架结构振动控制的直线式压电主动构件，讨论了设计理论、参数选取及其对压电主动构件性能带来的影响。     

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究：（二）压电主动构件的实验

通过实验研究了压电主动构件的工作性能：输出位移、输出力特性及其相关问题。针对压电主动构件的力学输出量与其驱动电压的非线性关系，提出了一种在驱动电路中串联电容的方法，来改善这个非线性特性和减小相位滞后问题。     

压电智能桁架结构的建模与最优振动控制

为了实现桁架结构振动主动控制,建立了智能桁架结构动力学模型和最优振动控制模型,对动力学建模和最优控制建模方法进行了研究。首先根据有限元理论和Hamilton原理,建立了智能桁架结构的机电耦合动力学方程,方程中含有与作动电压有关的耦合刚度矩阵,采用缩聚变换对动力学方程进行了简化,该动力学方程可用于机械/电荷作用下结构的静动力分析和控制系统设计。然后将推导的动力学模型变换为状态空间方程的形式,根据线性二次型最优控制理论,推导了结构振动控制的数学模型,通过最小化性能泛函,求解黎卡提矩阵代数方程确定了最优控制输入。最后给出了平面桁架结构振动控制算例验证建模过程和算法。结果表明,通过最优振动控制可以使结构振动快速衰减,达到振动抑制的效果。     

智能结构振动主动控制实验研究

振动主动控制是近年来发展起来的一种新的振动控制方法,振动主动控制需要外部施加能量。本设计中智能结构是利用传感器对结构的振动进行监测,驱动器在微电子系统的控制下准确动作,以改变结构的振动状态。与传统的振动主动控制方法相比,智能结构可以在不明显改变受控结构的质量和体积的条件下,达到自适应调节减振的目的。本设计以智能梁结构作为实验研究模型,研究了智能结构振动控制系统组成、实现原理;硬件电路设计包括A/D采样、CPLD外扩D/A、信号调理电路等,并通过TMS320F2812的CAN模块与上位机通信进行数据实时显示,达到很好的监测和控制目的。     

模型预测控制在网络闭环控制中的应用研究

在基于Internet的远程控制系统中,通过Internet进行信息传输的时间延时的不确定性对实时闭环控制系统的设计带来较大的困难.研究了网络传输延时对网络闭环控制系统的影响,提出了通过基于神经网络的预测控制方法解决存在网络随机延时的控制系统闭环控制的可行性.仿真结果表明该方法能够反映并预测该测量数据所代表的网络路径之间的时延特性,并能在基于Internet的闭环控制系统的设计中有效地替代实际网络进行研究;而所用的方法具有快速、准确的特点,能用于在线学习网络模型并对网络的时延值进行预测,为基于Internet的远程闭环控制提供了新的思路.     

基于多自由度性能指标的模型预测控制算法

 传统的模型预测控制算法是一自由度控制器,不具有使系统的目标跟踪特性和干扰抑制特性同时到达最佳的能力.本文提出一种基于多自由度性能指标的模型预测控制算法,对设定值跟踪、抗可测扰动、抗不可测扰动与模型失配等情况,允许设置不同的响应参数,提高了控制器品质.仿真结果表明了算法的有效性.     

基于预测控制方法的UAV视觉编队飞行控制律设计

传统的无人飞行器(UAV)视觉编队控制律考虑约束的能力不足,制约了其工程实际应用。针对不足,基于预测控制方法设计了一种能够显式考虑约束的视觉编队控制律,该控制律通过滚动求解有限时域优化问题得到跟随飞行器(follower)的控制输入。利用相对距离变化率和视线方位角变化率预测值与实测值的偏差信息,提出了领航飞行器(leader)加速度的在线估计算法。仿真结果表明,所设计的编队控制律能够控制follower飞行器快速跟随leader飞行器形成期望的编队,所提出的leader飞行器加速度估计方法可行,具有较小的估计误差。     

一阶过程的预测函数控制

预测函数控制（PFC）是一种新颖的预测控制算法。本文应用PFC算法实现对一阶过程的控制。仿真结果表明,该算法具有较强的鲁棒性和抑制干扰能力。     

基于预测函数控制的无刷直流电机控制研究

由于无刷直流电机调速系统具有非线性、多变量、不确定时变系统等特点,在高控制精度和快响应速度的条件下,传统的PID控制方法已经不能满足无刷直流电机调速系统的要求,如果其中的参数变化超过一定范围,整个控制系统会出现不稳定。在分析无刷直流电机（BLDCM）的数学模型并将其简化的基础上,提出了一种无刷直流电机的预测函数控制（PFC）策略,并进行了Matlab仿真试验。该BLDCM系统采用双闭环调速,速度环中采用PFC控制,计算得到参考电流值作为电流环的输入,电流环采用离散PI控制,由滞环电流跟踪型PWM逆变器的原理实现电流控制。仿真试验结果显示,这种无刷直流电机调速系统可以取得良好的控制效果。     

基于FDO非线性预测方法的翼伞航迹跟踪控制

在翼伞系统的状态空间模型的基础上,分析了翼伞的归航轨迹,给出翼伞轨迹跟踪控制问题的数学描述.针对翼伞归航飞行过程中,受到较大的外干扰及不确定性影响,提出基于模糊干扰观测器(FDO)的非线性预测控制策略,设计了翼伞归航系统航迹跟踪控制器.通过仿真试验,表明该飞控系统具有良好鲁棒特性和抗干扰特性.     

广义预测控制算法在加热炉温度控制中的应用

以加热炉温度控制系统作为研究对象,搭建了加热炉数学模型,研究基于PID控制算法的控制方案。仿真结果表明,PID控制算法存在一些不足。在此基础上,提出了基于广义预测控制算法（GPC）的轧钢车间加热炉温度控制系统控制算法。仿真实验表明,这种方法可以提高系统的动态性能,比普通的PID控制具有更好的控制品质,它将会有较好的工程应用前景。     

一种基于LMI的离线预测控制算法

针对预测控制滚动优化命题的在线计算任务大，本文提出了一种基于LMI的离线预测控制算法，通过离线求解线性矩阵不等式优化命题构造分段线性反馈控制律，在线运行时只需实施满足条件的反馈控制律，极大提高在线计算效率。仿真结果表明该算法的有效性。