基于音圈电机作动器的主轴振动LQG控制研究

为克服被动动力吸振器偏离最优状态时抑振效果严重降低的不足,针对动刚度较低的铣削加工机床的主轴振动控制,设计了一种混合动力吸振器的主动振动控制系统。该吸振器以音圈电机为作动器,以位移和速度作为状态反馈信号,直接对铣削刀具施加控制力,从而达到抑制主轴振动的目的。在分析音圈电机驱动特性的基础上,建立了两自由度的铣刀与主轴振动力学模型,推导出系统的状态方程,并采用线性二次高斯控制（LQG）最优控制方法对振动控制模型进行了仿真,最后在实际的数控雕铣机床上进行了相关的铣削主轴振动控制实验。结果表明,该方法能有效降低主轴切削振动,基于振动位移反馈的抑振效果优于基于振动速度反馈的抑振效果,但基于振动速度反馈能更有效地抑制高频的共振峰值,实际系统应根据振动反馈信号实时调整主动控制参数。     

基于Matlab GUI的超声电机控制系统串口通信研究

针对含超声电机的二元翼段颤振主动控制系统的状态响应以及各传感器信号反馈输入的监测与控制问题,对DSP的SCI模块和中断服务设置进行了研究,设计了基于RS-232通信协议和Matlab图形用户界面技术的串口通信数据监控界面。通过设置DSP控制器的SCI模块,把DSP控制器的SCI模块接口与PC机的串行口连接起来,成功地解决了控制系统中微处理器与PC间的通信问题,实现了DSP与PC之间数据的高速通信和信号的实时处理。利用二元翼段颤振主动控制系统对该界面进行了相关测试和性能评价。实验结果表明,该串口控制界面运行稳定,能够设置多种通信参数,通过与DSP系统SCI模块的数据通信能实时控制超声电机的启动与停止,包括控制律的切换以及快速准确地显示各传感器的振动波形响应曲线。     

飞行器垂直尾翼的神经网络模型辩识

以某型飞行器50%的垂直尾翼模型为研究对象,针对模型结构振动主动控制系统的不确定性和非线性特性,研究了该系统的神经网络建模问题.分别采用单频信号和不同频率范围的扫频信号作为激励信号,基于外时延反馈的双BP神经网络,采用改进的非线性自回归滑动平均模型(NARMA)对模型结构振动主动控制系统进行辨识和动态建模.试验结果表明:此方法的辨识精度高,训练时间短,所建网络模型具有很好的泛化能力,辨识结果合理可靠.     

飞行器垂直尾翼的神经网络模型辨识

以某型飞行器50%的垂直尾翼模型为研究对象,针对模型结构振动主动控制系统的不确定性和非线性特性,研究了该系统的神经网络建模问题。分别采用单频信号和不同频率范围的扫频信号作为激励信号,基于外时延反馈的双BP神经网络,采用改进的非线性自回归滑动平均模型(NARMA)对模型结构振动主动控制系统进行辨识和动态建模。试验结果表明:此方法的辨识精度高,训练时间短,所建网络模型具有很好的泛化能力,辨识结果合理可靠。     

基于自适应滤波的悬臂梁振动速度反馈控制

分析PVDF(polyvinylidene fluoride)压电效应振动速度测量和悬臂梁振动的主动阻尼控制原理，指出基于压电效应的振动速度测量将引入并放大噪声信号，严重降低振动主动阻尼控制算法的稳定性以及振动控制的效果：提出利用自适应滤波技术对时变的振动速度信号进行滤波，提高速度反馈的主动阻尼控制算法的稳定性，实现悬臂梁振动的有效抑制。最后以一悬臂粱为例，进行数值仿真，验证该方法的有效性。     

振动控制系统小型化的设计和实现

本文提出了一种用TMS320VC5402DSP设计振动控制系统数据采集和控制装置的方法．以多通道A/D、D／A、高性能数字信号处理器(DSP)代替常规计算机与数据采集卡相结合的控制系统，实现了振动控制系统的小型化，并满足了振动主动控制的需求。     

一种基于模糊自适应的速度反馈主动抑振方法

为了实现对受到时变气动载荷扰动下悬臂梁式支撑结构振动的有效抑制,建立了基于压电作动器的振动主动控制系统并进行了试验研究。首先,分析了风洞模型振动主动控制的原理,并提出了一种内嵌于支杆内部的压电陶瓷叠堆式作动器的减振器结构;进而,提出了结构振动状态的评价指标,结合模糊逻辑设计了一种自适应变增益速度反馈控制方法;最后,搭建了试验验证平台,对主动控制系统进行了试验,并将提出的模糊自适应控制方法与传统速度反馈的效果进行了对比。试验结果表明,该控制系统与方法具有较高的稳定性与效率,在激励试验中振动速度幅值小于未控制时的18.2%。该系统与控制方法对扰动具有自适应调节能力。     

基于神经网络的压电自感知主动控制仿真试验

由于传统的自感知电桥电路难以有效地实现自感知执行器传感与执行之间的信号分离,因此,提出了一种采用神经网络分离出压电自感知执行器传感信号的新方法,用神经网络直接估算结构的振动速度来得到振动控制时控制器的反馈信号.将嵌入在复合材料悬臂梁中的压电陶瓷片作为自感知执行器,采用基于Filter-X LMS算法的自适应滤波控制器对悬臂梁的振动进行主动控制.结果表明神经网络估算得到的振动速度和用传感器直接测得的完全吻合,将神经网络的输出作为控制器的反馈信号可以取得理想的减振效果.     

基于速度-加速度时滞反馈的振动主动控制

在振动主动控制中,基于加速度测量信号,并考虑滤波器群时延引入的时滞,研究了一种时滞控制器设计方法。采用等维方法和状态导数反馈思想,提出一种速度-加速度时滞反馈控制器的设计方法。该控制器不含位移信号,可省去两次数值积分和去直流分量、趋势项这两个过程,并可避免由两次数值积分带来的累积误差。以粘帖有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为控制对象,采用该控制器控制其自由振动,并与速度-加速度反馈控制效果进行比较。仿真结果表明,当采用速度-加速度反馈直接控制时滞系统时,若时滞超出其稳定区间,该方法失效,而速度-加速度时滞反馈控制方法则具有良好的控制效果。     

基于直接速度反馈的管道振动主动控制

管道振动给石化设备的安全运行带来严重的隐患。基于直接速度反馈控制原理,利用主动阻尼装置向振动管道系统施加控制力,实现了对管道振动的主动控制。利用根轨迹法分析了控制系统的稳定性,实验验证了惯性作动器的动态特性对系统稳定性的影响,在增益系数过大时观察到了系统失稳的现象。以加速度信号作为评价指标,对不同反馈增益系数下主动阻尼装置对管道振动的控制效果进行了对比,并探究了主动阻尼装置的有效作用频带。结果表明,在反馈增益系数选择合理的情况下,主动阻尼装置对作动器线性工作频带内（20~50 Hz）的管道振动都能有较好的控制效果,最高降幅可达80%。最后对主动阻尼装置的设计和使用提出了参考意见,为振动控制效果的进一步提高提供了思路。     

基于机敏材料的冗余度柔性机器人弹性动力响应最优控制

为了改善冗余度柔性机器人的动力学品质,采用了振动主动控制方法。设计了具有压电作动器与应变传感器的机敏连杆,构造了冗余度柔性机器人振动主动控制系统的状态空间表达式。利用独立模态空间控制理论设计状态反馈控制器,获得了压电作动器的实际控制电压,并根据连杆中点的应变信号对系统状态进行了近似估计。最后,以平面3R冗余度柔性机器人为例进行了计算机仿真,其结果证明了这种振动主动控制方法的有效性。     

基于陷波器滤波的磁悬浮浮筏主动隔振前馈控制研究

磁悬浮浮筏主动隔振前馈控制系统中,参考信号频率复杂多变,次级振动与控制通道输出的叠加造成参考信号不稳定且存在时变性,这会导致整个控制系统失效。为此,提出一种陷波器滤波的FXLMS前馈控制算法,该算法利用多个自适应滤波系统分块处理,减小参考信号不稳定的影响,提高系统的收敛速度。以多个不同频率、幅值、相位的正弦扰动信号作为参考信号进行了仿真分析,仿真结果表明,该算法能有效抵消多谐波扰动,有良好的隔振效果。     

Luenberger速度观测器在同步运动控制中的应用

根据Luenberger观测器原理,在运动控制系统中建立速度观测器,并使用观测速度作为同步运动运动控制系统的闭环控制反馈信号,有效解决由传感器引入的相位延迟和噪声对系统性能产生的影响.通过在Simulink中对系统建模仿真,验证了此同步运动控制系统具有更高的信号响应能力和抗扰动性能.最后,在以TI公司DSP6722为核心的硬件平台上实现速度观测器算法.实验结果表明,Luenberger观测器可以较为精确地观测速度信号,为同步运动控制系统性能提供可靠保障.     

基于DSP和FPGA技术实现FSK调制的研究

数据通信的发展,对相应的处理设备提出了更高要求,尤其是速度方面。本文就此介绍了FSK调制信号的DSP以及FPGA数字实现方式。FSK调制信号采用相位连续调制方法,文中对该方法进行了理论分析,并分别对DSP和FPGA的数字实现方式进行了简单研究。     

振动信号频域积分的滤波修正算法

机械故障诊断中,通过振动信号的软件积分可以实现振动加速度、速度信号向位移信号的转换。为了消除信号中噪声对软件积分结果的影响,分析了软件积分在振动信号积分中趋势项产生的原因,提出了基于传感器低频滤波与阀值滤波修正的频域积分算法。方法简单实用,消除了软件积分结果中的摆动趋势。数值仿真结果与实测结果表明,方法抗噪声能力强,具有很好的精度和通用性,目前已经应用于旋转机械状态监测与故障诊断系统中,为判断机组运行状态提供了很好的依据。     

基于加速度反馈的挠性智能结构振动主动控制

空间柔性机器人和航天器挠性附件在转动调姿时或者外部扰动带来的振动问题,尤其是在平衡点小幅值的模态频率上的振动很难控制,这将影响系统的稳定性和指向精度.为解决该问题,提出一种基于加速度传感器信号反馈的非线性控制算法,在理论上分析其稳定性和优越性.由于加速度传感器和压电驱动器或电动机的异位配置带来的相位滞后导致控制系统为非最小相位系统,在提出的加速度反馈控制算法中通过移相技术进行补偿相位滞后,并结合低通滤波器和正位反馈控制以及非线性逻辑积分阻尼器对系统的振动进行快速抑制,尤其抑制平衡点附近小幅值振动.设计并建立压电挠性智能结构试验平台,利用加速度传感器、压电片和交流伺服电动机驱动器抑制挠性结构振动,对提出的控制方法进行试验比较研究.试验结果表明,采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,尤其能够快速抑制平衡点小幅值的振动.     

基于ARM+DSP的三轴工业机器人运动控制器设计

多轴运动控制器作为工业机器人控制系统的核心,其控制系统的速度和精度影响着机器人整体准确性。文中利用ARM+DSP双CPU架构设计一种高精度三轴运动控制器,多核心间采用25 Mbit/s高速通信,利用S5N8946完成编码器输入信号、多路50 kHz高速脉冲信号和12位DAC变换电路设计,DSP完成点对点的手臂控制精度反馈。通过高速脉冲、A/D转换精度和定位精度实验说明系统控制方式的准确性。实验证明设计的嵌入式控制系统能完成工业机器人的精确运动控制。     

导弹贮运非线性振动控制研究

为了降低贮运过程中的振动可能对导弹产生的损伤和危害,在隔振器中引入负刚度机构,拓宽振动的隔振频率,降低起始隔振频率,同时提出了一种非线性速度反馈控制的主动控制方法,用于抑制共振频率内可能产生的共振。研究结果表明,该隔振器有良好的低频振动抑制,高频振动隔离的效果,能够有效的降低振动对导弹的危害作用;采用线性速度反馈与立方速度反馈结合的方法,在有效抑制共振的同时,又降低了对非共振隔离的影响。     

用于水电站振动信号的积分算法

为解决传统频域积分对非平稳信号处理误差过大问题,根据水轮发电机组振动信号的特点,提出了一种利用EMD的自适应滤波特性对实测加速度信号频域积分方法的修正算法.首先,对振动信号进行频域积分,得到相对应的速度和位移时程数据;然后,利用EMD的自适应的分析能力,将时域数据分解成不同特征时间尺度的固有模态函数,并按环境噪声以及水电站信号的特征频率进行滤波处理.仿真试验表明,在3种方法中,该方法的相对误差最小,相关系数最大.将该方法应用于景洪水电站振动信号处理,积分所得数据符合实际振动状况.结果表明,该方法求速度和位移是可行的,能够对水电站振动信号进行处理.     

基于DSP的振动信号检测仪

采用DSP芯片TMS320VC5402对机械振动信号进行实时分析处理,设计了一种实时监测机械振动情况的检测系统.该系统能将机械振动的频率、振幅及相位信息传输给PC机,利用VB软件绘出振动信号的时域或频域图形,并且可以通过PC机发送分频系数给DSP,控制其采样频率,从而达到精确采样振动信号的目的.