AMD结构主动控制系统的建模研究

为了给主动质量阻尼(Active Mass Driver,AMD)系统的控制策略研究提供一个精确的数学模型,采用了Ansys有限元分析方法和系统辨识的方法分别对AMD受控结构系统进行了建模.通过对比和分析两种方法得到的数学模型,最终选择了将所有的结构子系统,包括传感器和作动器等作为一个整体进行处理的系统辨识方法得到的模型作为控制系统设计模型.     

主动基础隔震结构随机最优控制

本文建立了主动基础隔震结构地震反应控制的状态方程，利用随机控制理论，对该混合控制系统的主动控制装置和被动控制装置同时进行了优化设计，提出了随机最优混合控制算法。给出了这两种控制装置最优参数的表达式，最后用实例验证了这种算法。     

空气弹簧隔振器主动控制的鲁棒控制方法研究

在实际工程中，任何系统都无法避免各种不确定性因素，鲁棒控制能够较好地解决这类具有各种不确定性系统的控制问题。主要针对空气弹簧主动隔振系统存在的模型不确定问题，采用H∞控制方法设计隔振系统的控制器。仿真结果证明，系统存在一定程度的不确定性时，和常规PID控制器相比，H∞鲁棒控制器能够使闭环系统仍保持稳定，并且仍能改善被动隔振特性。     

基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究

针对悬架系统参数不确定性及传感器量测噪声干扰等原因易导致主动悬架控制系统鲁棒性差,以及考虑到整车模型能更准确反映车辆振动响应,且μ综合能针对多个不确定量进行低保守性控制,开展了基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究。首先,考虑了弹簧刚度、减振器阻尼以及执行电机的时间常数等12个参量的不确定性,运用线性分式变换建立了含不确定性系统动力学模型,通过实车试验,验证了动力学模型的准确性;然后,基于μ综合控制方法,设计了参数摄动系统鲁棒控制器,控制系统结构奇异值上下界显示系统具有良好的鲁棒稳定性及鲁棒性能;最后,通过频域响应和时域响应分析,以及与H_∞控制效果对比分析,表明在多参数摄动的情况下,μ综合控制在保证鲁棒稳定性及鲁棒性能的前提下能更有效地提高车辆平顺性及安全性。     

直升机结构响应混合鲁棒控制研究

为解决满足控制系统的自适应性与在线计算量小的要求,本文提出了多输入、多输出直升机结构响应混合鲁棒控制决策,首先利用混合灵敏度设计方法设计出鲁棒反馈控制器,在此基础上引入基于FXLMS方法设计的自适应前馈控制器,形成自适应前馈-鲁棒反馈的混合控制,设计控制器的原始参数取自离线计算与识别,将计算工作量放在设计阶段,而只需很小的在线调整前馈控制器的计算量。进行了直升机结构模型的鲁棒控制仿真计算,与自由-自由梁的鲁棒控制与混合鲁棒控制的试验研究。结果表明本文方法的可行性与有效性。     

结构主动质量阻尼器控制系统的μ综合分析

在结构主动质量阻尼器（ＡｃｔｉｖｅＭａｓｓＤａｍｐｅｒ——ＡＭＤ）控制系统中考虑结构刚度的变异和地震激励作用,根据μ综合分析和Ｈ∞设计原理,设计闭环控制系统使其既可以抑制在地震作用下的结构振动,又使结构刚度在有界范围内变化时保持闭环系统的稳定。在本文中μ综合设计方法为Ｄ－Ｋ循环。为了利用Ｄ－Ｋ循环技术,对开环系统进行了必要的改造,最后文中给出了一个五层ＡＭＤ结构控制系统的分析、设计与数值仿真的结果。     

随机角振动控制系统研究

通过对随机角振动控制系统的研究,实现了随机控制技术在角振动上的广泛应用。利用设置的参考谱与反馈的响应信号功率谱来修正驱动谱,根据驱动谱产生驱动信号,利用驱动信号与反馈的响应信号实时精准地控制角振动台进行角振动,最终实现响应谱稳定在参考谱容差带范围以内。通过构建出控制系统,分析控制算法,解决了角振动台实现随机角振动的问题。实验验证了控制算法的可行性和控制系统的可靠性,完成了角振动台转动的角速度和角加速度的功率谱复现。     

基于LMI的结构主动控制系统故障诊断与隔离设计

基于H∞鲁棒控制原理,提出了结构主动控制系统故障检测器的设计方法,形成了结构主动控制系统的故障诊断与隔离技术(fault detection and isolation,FDI)。首先根据H∞控制目标提出了FDI系统的模型,将故障信号的检测问题转化为一个鲁棒控制问题,应用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)算法解出H∞最优控制器,即故障检测器。通过一个三层框架结构的数值算例验证了设计的有效性。该研究工作为结构主动控制系统的健康检测提供了参考,为进一步进行容错控制的研究奠定了基础。     

基于误差通道在线辨识的结构振动主动控制系统

提出一种新的基于误差通道在线辨识的有源控制方法，并把它应用于结构的主动控制。它能较好地消除误差通道辨识环节和主动控制环节之间的相互影响，从而提高系统的总体性能。针对一算例与前人的方法进行了比较，仿真结果表明无论在控制初始还是对误差通道参数及外扰变化的适应性，本文的方法均优于前两种方法。在此基础上，以悬臂梁为控制对象，对此方法进行结构振动主动控制的试验研究。试验结果表明该控制系统对悬臂梁的振动响应能有很好的抑制作用，说明这种基于误差通道在线辨识的主动控制方法是行之有效的。     

随机参数智能梁结构闭环控制系统动力响应分析

针对随机智能梁结构参数的不确定性建立了其闭环控制动力响应随机模型.从结构动力响应的Duhamel积分出发,利用求解随机变量函数矩法导出了在三种情况下横向位移、转角位移和应力响应的数字特征表达式.并通过算例分析了在随机荷载作用下控制前后其物理参数、几何参数和控制力对闭环结构系统动力响应的影响.结果表明基于随机方法处理压电...     

磁控形状记忆合金主动控制系统及试验研究

对磁控形状记忆合金材料进行了磁力学性能试验研究,建立了预加压力-磁场-应变等磁力学本构模型;系统地分析了磁控形状记忆合金作动器的工作原理和构造方法,并进行了相应的磁场-作动性能试验研究,得出了磁控形状记忆合金作动器的本构模型,集成和开发了主动控制系统,并对一凯威特型模型结构进行了相应的控制性能试验。结果表明,研发的磁控形状记忆合金主动控制系统可有效控制网壳结构的地震响应。     

噪声主动控制系统研究概况及发展趋势

对噪声主动控制系统的研究概况及其发展趋势作一综述。首先讨论了非因果ANC系统的研究情况,说明了非因果系统的研究是自适应ANC系统研究的基础。然后,从自适应控制的角度出发,讨论了前馈、反馈、复合结构等不同降噪结构各自的特点及优缺点。最后,着重介绍H∞鲁棒控制理论在ANC系统的运用。鲁棒控制系统在设计阶段,考虑了反馈通道对系统性能的影响,所以鲁棒非适应性ANC系统在满足闭环传递特性稳定的前提下,能够满足系统特性的指标。     

内燃机轴系扭振主动控制系统研究

本文从理论上探讨了轴系扭振主动控制的多种形式，构造了以内燃机转速为参考输入的频域状态观测器，导出了满足控制目标最优的必要条件及相应的控制律，提出了一种新的主动控制扭振减振器的结构设计和工作原理，并在实际内燃机曲轴轴系上进行了实验，取得了优良的减振效果。     

一种实用的振动主动控制系统研究

研究一种基于压电陶瓷传感器和作动器的振动主动控制系统。提出一种更优越的算法,改进了传统的速度负反馈控制算法。设计一种控制电路来实现这种算法,并用multiSIM软件对电路进行效果仿真。以梁为例对该控制系统进行数值仿真。     

智能微位移主动隔振控制系统的研究

针对精密加工设备的微位移隔振问题,设计了一种以压电陶瓷为作动器的新型智能微位移主动隔振控制系统,在NI PXI数据采集系统和BK激振器的基础上,搭建了该系统的实验平台,提出将有源噪声控制理论应用到微位移振动的主动控制中,开发了在Lab VIEW软件环境下整个系统的数据采集和F-XLMS控制算法的控制程序,分别在正弦、扫频和随机激励信号下进行微位移主动隔振实验研究,结果表明三种激励信号受控后的振动位移大幅度降低,验证了该系统对微位移主动隔振的有效性,为精密仪器、微纳米设备的微位移智能主动隔振系统设计奠定了基础。     

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。     

结构主动控制的实验研究

结构主动控制是结构振动控制的一种最为有效的方式，属土木工程中的高科技领域，目前国内外对结构主动控制理论和算法已有一些研究，其试验研究很少，美国国家Ｂｕｆｆａｌｏ地震工程研究中心Ｔ．Ｔ．Ｓｏｏｎｇ教授进行了世界上第一个结构主动控制试验，本试验是我国第一个结构主动控制试验。本文针对五层钢框架（１：４）模型设计建立了主动质量阻尼（ＡＭＤ）主动控制系统，成功地完成了ＡＭＤ主动控制试验，并对试验结果进行了分     

振动鲁棒控制研究Ⅰ—不确定性结构动力学建模

建立了结构振动鲁棒控制的一般性综合框架。首先介绍了线性鲁棒控制的原理和控制系统框架,然后分析了结构动力学系统的模型不确定性来源,将其分为高阶未建模动态特性、模态参数不确定性和作动器/传感器模型误差,通过用适当地数学形式表示这些不确定性,将动力学模型的确定性部分和不确定性部分分离开来,有效地纳入鲁棒控制的系统框架,进而可以运用鲁棒控制理论求解控制器用于结构的振动控制,从理论上保证闭环系统的稳定性和性能。     

随机参数智能桁架结构振动控制中主动杆的优化配置

该文研究压电智能桁架结构振动主动控制中结构物理参数，作用荷载和控制力同时具有随机性时，压电主动杆的最优配置和增益优化问题，采用智能结构的状态空间模型建立了以最大耗散能准则来基础的目标函数，建立了具有动应力，动位移可靠约束的主动杆的优化配置和增益优化模型，对结构动力响应的数字特征进行了推导，并通过一智能桁架结构的优化配置计算，说明该优化配置模型的合理性和有效性。     

随机荷载作用下结构主动控制的作动器优化配置

针对实际工程结构在持续的环境干扰下的控制问题,提出一种同时选择其作动器数目、位置和控制增益的次优化配置方法。该方法通过不断地从作动器的可选位置中删除对二次型性能泛函最优值贡献最小的可选位置,并同时调节性能泛函中的控制参数,使结构的响应和控制力同时达到其最大值为止。该方法简单易行,计算效率高,避免了复杂的梯度和成本函数计算,适合于实际工程应用。通过对一个多层剪切型框架进行仿真计算,验证了该方法的有效性。