基于内模控制的多输入多输出高阶振动系统

常规的比例-积分-微分(PID)控制器一般用于单输入单输出系统。对于具有多个输入和多个输出且相互之间具有较强耦合作用的高阶多变量系统,PID控制器的设计常难以实现。针对高阶柔性结构振动控制问题,提出如下PID控制策略：首先在某一频段内对频响函数进行拟合降阶,建立过程模型,然后采用内模控制方法和麦克劳林展开式设计多输入多输出振动系统PID控制器。以4层刚架进行建模仿真计算,结果表明,通过本文方法设计的PID控制器,可以在避免未控模态影响的前提下,使外部干扰得到有效抑制,得到比较理想的控制效果。     

基于逆系统方法的多输入多输出非高斯驱动信号生成

多输入多输出(MIMO)振动环境试验是振动试验的新方法,该方法比传统的单输入单输出(SISO)方法更真实地模拟了结构在实际工作下的振动环境。传统随机振动试验的频域方法所模拟的是平稳高斯信号,但是实际振动环境往往是超高斯的,且超高斯激励和高斯激励对结构的损害差异很大,因此对MIMO超高斯振动环境试验的研究十分重要。驱动信号的产生是振动环境试验的关键。提出一种基于逆系统的MIMO超高斯驱动信号生成方法。首先,根据给定的响应参考功率谱密度(PSD)和参考峭度值采用相位调节法生成参考响应超高斯伪随机信号;其次,利用逆系统方法生成超高斯伪随机驱动信号;最后,对伪随机驱动信号进行时域随机化处理得到超高斯真随机驱动信号。对一根两输入两输出的悬臂梁模型进行了仿真验证,结果表明,采用本文方法所得到的驱动信号加载在梁上后,其输出响应谱与给定参考谱之间的误差完全满足工程中常用的±3 dB的要求,而且峭度也与给定的参考值十分接近,证实了所提方法的有效性。     

基于回路整型设计的多轴振动控制

 多激励多轴向振动控制试验中,在频响函数矩阵呈现病态的频率点,控制点响应的自谱和互谱往往难以达到预定参考谱目标。针对这种情况,首先在控制频段对频响函数进行拟合修正,求得系统前置补偿矩阵,然后根据 H_∞回路整型理论对驱动谱矩阵进行整型,将整型后的驱动谱矩阵代替原驱动谱进入控制回路计算。通过试验验证表明,基于回路整型设计的修正算法,能够明显地抑制某些频段内频响函数的不良影响,自谱和互谱响应都能得到比较理想的控制结果。     

输入饱和下多航天器分布式固定时间输出反馈姿态协同控制

研究有向通信拓扑结构下存在输入饱和时多航天器分布式固定时间输出反馈姿态协同控制问题。首先,针对只有部分航天器可以获得主航天器姿态和角速度状态信息问题,设计了一个固定时间主航天器状态观测器来观测主航天器状态信息。针对航天器无法测量自身角速度的情况,设计了一个固定时间航天器角速度观测器,实现了在固定时间内观测出航天器角速度信息。然后,基于固定时间主航天器状态观测器和固定时间航天器角速度观测器,设计一个固定时间输出反馈姿态追踪控制器,并证明了系统固定时间稳定性。此外,仿真结果也验证了所提控制策略的有效性。     

直升机结构响应的多输入多输出混合控制

对一种综合了自适应前馈与反馈控制的混合控制策略进行了拓展和研究，并将它应用于双频谐振激励下直升机舱座位处多目标点振动的控制仿真。在混合控制策略的实现中，提出了多输入多输出系统的以提高模态阻尼为目标的反馈控制器(AOEF)的型式和设计方法，以及针对闭环控制通道的FXLMS算法。在直升机有限元模型上用2个作动器控制4排座椅处的振动，仿真表明混合控制策略为直升机多通道的振动控制带来了性能上的显提高。     

振动结构的多输入/多输出实时辨识控制与试验研究

发展了一种多输入/多输出、具有实时辨识和控制能力的自适应控制方法和控制系统,并将其应用于某自由-自由结构的振动控制。采用最小均方算法统一处理系统的实时辨识与控制问题,在没有任何受控结构特征信息的情况下,实现了对结构振动的自适应控制。控制系统由TMS320C30数字信号处理器和多通道数据采集卡构成,辨识与控制方法由TMS320C30数字信号处理器实现。对周期激励,在激励信号恒频率/恒振幅、变频率、变振幅时,受控结构的振动显著减小,各传感器测得加速度的平方和为无控时的1%或更小。     

基于迭代学习控制的导弹PID控制器参数寻优

针对设计导弹PID控制器时存在的对比例、微分、积分3个控制参数大量盲目试凑的问题,利用迭代学习算法对控制参数进行自动寻优,最终得到最佳控制参数,从而实现了对PID控制器参数自动寻优的目的,简化了控制器的设计过程。通过仿真结果验证该方法在PID控制器参数自动寻优上是有效的,同时也为导弹控制器参数整定提供了工程适用的方法。     

一种变参数滑模变结构控制及飞行控制应用研究

提出了一种新的负指数分布变参数滑模变结构控制,采用增益调度方法调节变结构控制器参数。通过自适应调节边界层系数、滑动模系数和控制增益系数实现降低能耗、减弱颤振的目标。对某飞机短周期迎角稳定控制系统进行仿真,结果表明了该控制方案的有效性和实用性。     

MIMO随机振动试验控制的逆多步预测模型法

多输入多输出（MIMO）随机振动试验在产品可靠性验证中扮演重要角色。逆系统方法作为一种时域方法,直接由参考信号（即期望得到的响应信号）生成驱动信号,但容易产生不稳定的结果。本文以系统的有限差分模型为基础,推导了逆多步预测模型,并建立了该逆模型与矩阵幂次算法结合的MIMO随机振动试验方法。通过悬臂梁模型进行双输入双输出仿真试验,验证了逆多步预测模型进行MIMO随机振动试验驱动生成的可行性。在三轴振动台上进一步验证该方法进行MIMO随机振动试验控制的能力。     

Matrix Power Control Algorithm for Multi-input Multi-output Random Vibration Test

 Both auto-power spectrum and cross-power spectrum need to be controlled in multi-input multi-output (MIMO) random vibration test. During the control process with the difference control algorithm (DCA), a lower triangular matrix is derived from Cholesky decomposition of a reference spectrum matrix. The diagonal elements of the lower triangular matrix (DELTM) may become negative. These negative values have no meaning in physical significance and can cause divergence of auto-power spectrum control. A proportional root mean square control algorithm (PRMSCA) provides another method to avoid the divergence caused by negative values of DELTM, but PRMSCA cannot control the cross-power spectrum. A new control algorithm named matrix power control algorithm (MPCA) is proposed in the paper. MPCA can guarantee that DELTM is always positive in the auto-power spectrum control. MPCA can also control the cross-power spectrum. After these three control algorithms are analyzed, three-input three-output random vibration control tests are implemented on a three-axis vibration shaker. The results show the validity of the proposed MPCA.     

利用FIR滤波器生成随机振动试验驱动信号的新方法

 阐述了一种利用有限冲击响应(FIR) 滤波器生成随机振动试验驱动信号的新方法。该方法通过设计一个FIR 滤波器对白噪声序列进行滤波,使滤波器输出序列的功率谱密度满足试验驱动信号的要求。在随机振动试验控制中,将FIR 滤波器和试验的受控对象组成增广系统,这将有助于简化对控制系统的分析和设计。     

随机振动响应下的组件结构布局优化设计

 从工程应用需求出发,研究了随机振动载荷作用下的组件结构布局优化问题。提出采用有限包络圆族描述组件外形轮廓的近似方法,有效解决了设计过程中预防组件干涉的问题;建立了随机振动响应分析有限元模型,并对模型进行了实验验证与结果分析。在此基础上,以随机振动载荷下特定点自由度响应均方根（RMS）值之和最小为目标函数建立了组件布局通用优化设计模型,研究了单一组件与4组件问题的布局优化问题,并分别采用梯度优化算法和遗传算法进行优化求解比较研究。结果表明,所提出的设计方法能够有效地实现随机振动响应下的组件结构布局优化设计,两种优化算法均能显著降低结构关键部位的动力学响应。     

工程应用中的随机振动试验技术研究

阐述了机载电子设备随机振动试验的分类 ,并对宽带随机振动谱型的计算方法 ,振动推力及位移的指标进行了分析探讨。研究了试验的实用技术及控制方式的选择要点。最后给出了一个机载电子设备振动故障分析的例子。     

力控随机振动试验的双控策略研究

力控振动试验的目的是为了解决传统振动试验中的过试验问题.除了控制加速度,力控振动试验中还同时测量和限制试件和振动台之间的作用力.确定力限条件和对力、加速度进行双重同步控制是力控振动试验中的两个关键环节.目前,简单二自由度系统方法(TDFS)、复杂二自由度系统方法(TDFS)、半经验方法(SEM)等方法已经得到研究,并用于估计力限功率谱密度(即力限条件).但是在得到力谱之后,如何根据力谱和加速度谱进行力和加速度的双重同步振动控制研究甚少.本文提出了一种可行的双控策略,可用于开发力控振动试验所需的新型振动控制器.     

基于遗传算法的多振动台随机振动控制方法

 针对多振动台随机振动控制问题中求解补偿矩阵的广义逆算法,提出利用遗传算法对补偿矩阵的初值进行优化,解决了该类非线性、大范围极值求解问题。双振动台随机振动控制的仿真实验研究表明:将基于遗传算法的广义逆求解补偿矩阵方法引入随机振动控制过程,在同等精度条件下,计算时间大为缩短并改善了控制中共振峰处的奇异性,使广义逆算法在多振动台随机振动控制中的在线应用成为可能。     

随机振动试验谱形参数计算方法

介绍采用解析方法计算随机振动试验参考谱形的主要参数，给出了计算谱值参数和总均方根值的计算公式和具体计算实例。     

航空发动机整机振动控制技术分析

针对高性能航空发动机结构复杂性和高温高转速工况下动力学稳定性问题,提出了航空发动机转子动力学特性设计分析是振动控制技术的牵引,装配工艺控制技术是关键,振动试验测试技术是依赖手段的整机振动控制技术思路。总结了发动机结构动力学计算分析技术、结构装配工艺优化技术、整机振动测试技术以及多年在发动机试验和试车中遇到的振动故障特征分析经验,分析了目前发动机整机振动控制技术存在的问题,提出了未来工作发展的思路     

高阶柔性结构系统振动控制中加权函数的选择

 总结了混合灵敏度H_∞控制算法中加权函数阵的选择方法,提出了一种新的选择加权函数矩阵的思想。以某悬臂梁为研究对象,将混合灵敏度H_∞控制方法应用在高阶柔性结构的振动主动控制问题中,完成了两输入两输出结构振动控制的控制器设计和算法仿真。结果表明,通过本方法选择加权函数矩阵,可在满足鲁棒稳定性的前提下,使外部干扰得到有效抑制,减振效果良好。     

挠性航天器大角度机动的滑模变结构控制

考虑刚性主体上带有挠性梁的航天器，在建立挠性系统动力学模型的基础上，采用指数趋近率的滑模变结构控制策略进行大角度机动控制，并通过最优控制理论设计弹性稳态器抑制由于刚体运动而激发的弹性振动，数字仿真表明，提出的控制策略在实现旋转机动的同时，有效地抑制了弹性振动。