基于压电元件的柔性板H∞鲁棒振动控制实验研究

以一柔性板为对象进行了H∞鲁棒振动控制器的设计、仿真和实验研究。首先,利用多变量频域辨识原理,识别出以粘贴压电片作为传感器和作动器的柔性板实验系统前三阶模态的MIMO传递函数模型,接着,对具有乘型不确定性的板模型在干扰抑制、控制增益约束以及鲁棒稳定三方面进行频域加权整型,构建了H∞混合灵敏度控制系统;数值仿真验证了各权函数的合理性,初始外扰和随机外扰下的振动控制实验结果表明,相对LQR方法,H∞控制能使闭环系统在保持鲁棒稳定的前提下获得更好的性能,初始外扰下衰减时间缩短30s,随机外扰下降噪量提高4dB。     

控制

利用超声电机低速大转矩特性,实现了三关节机器人的直接驱动。一方面,由于超声电机是通过定转子间的摩擦驱动,其模型无法精确描述,另一方面,由于无法在方程中将关节机器人的所有动力参数表达出来,因而该机器人在控制中存在摩擦干扰和参数不确定带来的动力干扰。针对这些干扰,采用了非线性H∞控制方式,以L2增益作为设计指标,设计了H∞控制器。实践证明,非线性H∞控制器不仅可以保证机器人稳定运行,而且位置精度大为提高。最后,还对控制器的鲁棒性进行了实验验证,结果表明该控制器有很好的抗干扰能力。     

压电作动器存在故障时柔性板的鲁棒振动控制研究

首先识别出黏贴压电作动器的柔性板振动控制系统的实验模型,接着提出了利用改变压电片对连接数量来模拟作动器驱动故障的方法。基于此,将驱动力变化带来的模型不确定性提取成正则不确定块对角阵,将剩余模态表示成高通滤波器,并引入虚拟不确定矩阵,从而构建出考虑外扰抑制和控制增益约束的μ综合控制器。实测结果表明,相对于一般的μ综合控制器,当出现压电片连接故障时,闭环系统在初始外扰下的对数衰减率增大了3倍。     

基于鲁棒μ-synthesis的多输入多输出振动主动控制实验

基于结构奇异值μ-synthesis鲁棒控制理论,建立多输入多输出结构振动响应的反馈控制模型,提出设计鲁棒μ-synthesis控制器的方法.以dSPACE为控制硬件核心,采用压电陶瓷为致动器,建立两输入两输出的薄板振动主动控制实验系统,且附加质量被粘贴到薄板上以测试系统鲁棒性能.实验结果表明,通过对性能加权函数和鲁棒加权函数的选取,系统能在指定频带上取得良好的减振控制效果,当薄板发生一定程度的质量摄动时,系统依然能保持稳定且仍具有较好的控制效果.     

空间柔性结构振动控制用压电主动构件模型与实验研究

利用压电陶瓷的逆压电效应，研制了一种空间柔性结构振动主动控制用的新型压电智能主动构件，该构件具有重量轻、输出位移大、驱动电压低、稳定性高等优点。分析了压电主动构件建模方法中存在的问题，提出了一种修正的机电耦舍导纳模型，通过数值仿真验证了该模型的正确性。结合所研制的主动构件，对主动构件的动静态特性进行了实验研究与分析，揭示了压电主动构件用于空间柔性结构振动主动控制的优良性能。     

压电机敏桁架结构振动自动应控制及实验研究

简要说明了自适应滤波前馈控制方法实现结构振动主动控制的设计思想,详细论述了基于这一思想所开发的自适应控制系统结构与设计方法,在此基础上对一压电机敏杵架结构进行了振动主动控制实验,取得了良好的抵消振动效果。     

飞行器垂直尾翼H∞鲁棒振动主动控制

以飞行器垂直尾翼模型为研究对象,将H∞鲁棒控制理论的混和灵敏度方法用于解决尾翼模型的多模态振动主动控制问题.通过对垂尾振动控制系统不确定性分析,选择了权函数,设计了H∞控制器并对控制器进行了适当的降阶处理,并对垂尾模型的多模态振动控制进行了主动控制试验.结果表明,结构前三阶模态振动(模态频率分别为3 Hz,5,7 Hz和27Hz)的振幅分别降低了11 dB,11 dB和2 dB,取得了较好的控制效果,验证了H∞控制理论应用于垂尾结构多模态振动主动控制的可行性和有效性.     

模糊控制理论在柔性结构振动主动控制中的应用

阐述了模糊控制理论在柔性结构振动主动控制中的应用;论述了运用模糊控制理论进行结构振动控制的必要性和可行性;详细介绍了振动模糊控制方法的过程及神经网络技术与模糊控制相结合的问题;指出了振动模糊控制中需发展的几个问题。     

柔性结构振动控制的初步分析与试验研究

采用智能结构的原理和方法,对压电元件用于柔性结构振动控控制的有关问题进行了初步探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析,对模态传感－驱动器对在柔性悬臂板结构中的布置数量和位置进行了优化设计,并对结构振动进行了控制试验,验证了该方法的有效性。     

基于压电元件的振动主动控制

对配置压电元件作为传感器、驱动器,基于自适应滤波技术的柔性结构主动振动控制进行了实验研究。介绍了压电传感器、驱动器原理及其检测、驱动电路,阐述了自适应控制的基本原理,导出了控制算法,并介绍了控制系统构成,实验结果验证了本文所述方法的有效性。     

折叠式柔性结构振动主动控制仿真实验系统

为了对复杂柔性结构的振动主动控制进行实验研究，针对折叠式航天柔性结构的特点和运行环境，设计并建立了基于单轴气浮机动台的折叠式柔性结构振动主动控制的仿真实验系统。实验系统不但能够模拟柔性航天结构的运行环境。还能对由于航天飞行器的机动和折叠结构的展开而引起的振动进行模拟，讨论了该实验系统的设计方案，介绍了系统的各个组成部分，初步实验结果表明，系统工作稳定可靠，振动控制效果明显。     

压电结构一体化振动控制

提出一种新的方法对压电结构进行一体化振动控制。压电结构由基体和多个压电层组成,选择某些压电层接入协调电路,把机械能转变为电能耗散,进行被动控制;同时,对某些压电层加负反馈控制进行主动控制,从而实现对压电结构进行一体化控制的目的。     

模型不确定压电柔性结构的鲁棒振动控制

以压电柔性结构为对象,考虑其被控模态参数的不确定性和因剔除残余模态所引起的动态不确定性,建立结构的不确定线性分式模型（linear fractional representation）;根据不确定模型,在确保闭环系统H∞范数小于设定上界条件下总体优化也范数,设计对结构进行振动控制的动态输出反馈控制器;并利用线性矩阵不等式（linear matrix inequality）将控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题。最后以简支压电柔性梁为例,给出仿真结果。     

柔性连杆机构振动控制实验研究

采用压电材料和粘弹性材料分别作为连杆机构振动主动控制和被动控制的材 料,针对一柔性四连杆机构进行了振动主动控制和被动控制的实验研究。实验结果 表明对于这类具有周期性运动特点的柔性机构振动控制而言,被动控制效果优于主 动控制效果。     

柔性机械臂振动控制研究

本文在参考国内外大量有关文献的基础上,归纳了柔性机械臂振动控制研究的目标和途径。重点介绍了主动控制方法、实验研究的现状以及柔性机械臂控制研究方面存在的问题。     

修改的预测控制方法在智能结构振动抑制中的应用

在输出预测控制的基础上，提出了一种修改的预测控制算法，即在预测时域内，使系统的控制输入不再保持不变，而是在一定的时域内可以线性改变，这样提高了控制的灵活性和系统的动态性能。将修改的预测控制算法应用于悬臂梁的振动控制。仿真结果表明，基于新的预测控制算法更加有效地抑制了柔性结构的振动。     

基于DSP的压电智能柔性板主动振动控制实验研究

研究了一种基于压电的智能柔性板主动振动控制问题,采用有限元法与能最准则相结合的方法,实现了传感器和致动器的优化布置,在此基础上搭建实验装置,并通过激光测振仪提取模态参数。以数字信号处理器DSP设计PID控制器,并进行柔性板的主动振动控制实验研究,实验结果验证了方案的有效性。     

高速弹性连杆机构振动的鲁棒H∞控制

在含有压电元件的弹性机构振动主动控制有限元模型的基础上，基于复模态理论，研究了高速机构的鲁棒H∞振动主动控制问题，给出了时变系统在模态截断下的输出反馈控制器设计方法。该方法可有效抑制系统的持续干扰，并可以解决由于模态截断引起的控制溢出问题。针对一曲柄摇杆机构的仿真计算表明，本方法可以有效地控制系统的在线弹性振动，同时系统原低阶谐振现象也得到了较好的控制。     

柔性结构复合振动的向量控制及实验研究

针对柔性结构复合振动主动控制问题 ,提出了一种向量控制方法。该方法能将复合振动每一频率成分的幅值与相位分开辨识 ,独立控制 ;在控制作用的同时 ,辨识结构的响应向量值 ,当振动幅值变化时 ,实现跟踪控制。同时 ,对薄壁铝合金筒的复合振动向量控制进行了实验研究 ,实验结果表明 ,该方法具有时域和频域控制方法的优点 ,收敛速度快 ,控制精度高 ,振动抑制比达到 90 %以上。     

基于模糊PID融合的柔性机械臂振动压电主动控制研究

针对含有压电智能结构的柔性机械臂,提出了基于模糊PID融合控制理论的柔性机械臂振动主动控制方法。搭建了悬臂梁和平面1R、2R柔性机械臂实验装置,并设计了相应的控制系统,通过实验实现了柔性机械臂振动的主动控制,实验结果显示,该方法可以抑制柔性机械臂振动,具有响应快、鲁棒性好等特点,且该方法不依赖于柔性机械臂动力学模型,算法简单,实时性好。