主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅰ)--导论

本文是系列讲座的第一篇。针对工程中复杂结构的振动控制问题，本文以一个典型的航天结构为例，对振动控制一体化理论和技术的基本概念进行了介绍，以解决振动控制技术在复杂结构中实现的问题。对各种振动控制策略、控制材料和器件进行了讨论和比较，并对振动控制一体化策略实现中遇到的问题进行了分析，包括控制律中的鲁棒控制，作动器和传感器的优化配置问题，智能材料在振动控制中的应用，特别强调了杂交阻尼在结构减振中的重要作用。探讨了控制机理、优化设计以及智能结构的发展和研究目标，指出振动控制的研究必须与具体工程问题结合，强调试验的重要性，建议建立合作研究的标准化验证模型，促进振动控制一体化理论和技术的发展。     

钢塑复合板材专用组合焊机微机控制系统研制

为了提高钢－－塑复合板材焊接生产效率和质量，研制了一种微机控制的专用组合焊机控制顺。控制器具有动作位置、时间控制混合控制和单一时间控制方式，能对焊接电流实行闭环控制，提高了机组的可靠性。生产应用表明，工作效率和焊接质量显著提高。     

20MN锻造操作机控制系统的构建

针对20MN锻造操作机的控制系统的工作特性，提出由工业计算机和PLC组成现场控制网络，采用模块化、结构化编程思想，由软件实现控制系统各种控制、监测及调节功能。采用分段式PID控制调节器，能够实现20MN锻造操作机快速响应和准确的位置控制，降低了系统复杂程度，提高工作稳定性。     

柔性机械臂的模糊自适应控制研究

提出了一种用于柔性机器人操作臂控制的模糊自适应控制策略。由于柔性臂的结构特点，在进行其操作臂的控制研究时，必须考虑系统的振动特性才能达到末端的高精度控制。本将拉格朗日法和假设模态法相结合，建立了单自由度柔性臂系统的动力学方程，提出了一种模糊自适应控制策略。在柔性操作臂末端带有不同载荷的情况下，分两种类型进行了控制仿真实验：定位控制和轨迹跟踪控制。仿真结果与传统的PD控制仿真实验结果相比较，表明模糊自适应控制器在轨迹跟踪和系统的振动抑制方面反映出更好的稳定性和鲁棒性，适用于柔性机械臂系统的动力学控制。     

涂胶生产线机械手微机控制与接口电路

本文介绍了涂胶生产线的组成和其上下料机械的工作原理，结构特点。针对机械手的执行机构有机械机构、电气传动和气动系统、真空系统，机械手工作频率高，动作复杂的特点，采用先进的微型计算机对其进行控制。文章详细论述了微机控制的基本原理，控制环节间的接口电路和控制软硬件设计。     

离心铸件壁厚控制

采用减重原理和微机技术，设计高精度台秤式定量控制离心铸件壁厚的自动浇注机，在线连续检测控制浇注的液体金属重量，准确控制铸件壁厚。研究结果表明，该系统能显著提高产品质量，具有良好的经济效益和应用价值。     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

Fuzzy－PID控制在高精度数字伺服系统中的应用

Ｆｕｚｚｙ控制已在工业过程控制中取得了一系列成功的应用，但在高精度数字伺服系统中的应用还未见报导。本文通过分析Ｆｕｚｚｙ控制和ＰＩＤ控制各自的特点，将Ｆｕｚｚｙ控制和ＰＩＤ控制有机结合起来，设计了一种新型的混合式智能调节器Ｆｕｚｚｙ－ＰＩＤ控制器，它具有结构简单、抗干扰能力强，调整时间短等优点，可同时兼顾控制系统的动静态性能。笔者将该控制器应用于高精度数字伺服系统中取得了较好的效果。应用实例表明，该控制器具有良好的动静特性和一定的鲁棒性，而且控制算法简单，实现方便。     

Fuzzy—PID控制在高精度数字伺服系统中的应用

Ｆｕｚｚｙ控制已在工业过程控制中取得了一系列成功的应用，但在高精度数字伺服系统中的应用还未见报导，本文通过分析Ｆｕｚｚｙ控制和ＰＩＤ控制各自的特点，将Ｆｕｚｚｙ控制和ＰＩＤ控制有机结合起来，设计了一种新型混合式智能调节器Ｆｕｚｚｙ－ＰＩＤ控制器。它具有结构简单，抗干扰能力强，调整时间等优点，可同时兼顾控制系统的动静态性能。笔者将该控制器应用于高精度数字伺服系统中取得了较好的效果。应用实例表明，该控     

非标准H~∞控制系统结构的研究

研究了具有无穷远零点的非标准四块Ｈ∞控制系统的结构，证明了通过弓引入适当的假想被测量信号和控制信号，可将四块Ｈ∞控制的求解问题等价为一块Ｈ∞控制的求解问题。对于增广得到的一块Ｈ∞控制问题，本文证明了其广义对象的散射模型具有Ｊ－无损分解，且其中的单模矩阵因子是上三角的，此结构保证了假想被测量信号和控制信号不被利用。本文还进一步分析和揭示了Ｈ∞控制系统的无损性和对偶性。     

航天器姿态滑模变结构控制系统的设计

给出了航天器三轴动力学和四元数姿态运动学方程。在分析滑模变结构控制的基本原理和设计方法的基础上，通过二次型最优法解出航天器姿态角速度与姿态角之间的函数关系，进而得到滑动平面。在此基础上，应用滑模变结构控制方法对航天器姿态控制系统进行了设计和仿真，并与PID控制系统进行了分析比较。仿真结果表明，滑模控制系统具有良好的动态品质和稳态性能，体现了变结构控制的突出优点，对系统摄动和外加干扰具有极强的鲁棒性和自适应性。     

带有传动机构的翼段颤振半主动抑制

尝试了将磁流变阻尼器安装于机翼操纵面传动机构上的布局，并由此建立了非定常气动力下机翼-操纵面-传动机构的气动弹性动力学方程，利用on—off控制算法对系统进行颤振抑制，并且研究了控制延迟时间、控制电压以及阻尼器滞回宽度等参数对控制效果的影响。计算机仿真结果表明，控制延迟时间和控制电压对颤振临界速度有较明显的影响，而阻尼器的滞回宽度的影响不大，在本文的阻尼器安装布局和控制策略下，系统的颤振临界速度至少提高了17％。     

通用的前馈振动控制Simulink仿真系统及其应用

利用Simulink平台，建立一个基于自适应滤波技术的前馈振动控制的通用仿真系统，并对直升机结构响应主动控制进行仿真研究，为了模拟机体的力学特性以及旋翼对机体的激振作用，本文建立了一个带伺服液压惯性式作动器的自由一自由梁模型，并使之处于双频扰力作用下，对于该模型，采用了FIR、SIIR等滤波模型进行识别和控制。通过对不同控制模式和与之相适应的滤波算法的仿真研究，揭示其算法收敛性和收敛速度等特性。     

直升机结构响应主动控制研究中的若干问题

随着控制理论的不断发展，主动控制的实现方式也多种多样。在线辨识是自适应控制的关键所在，而辨识算法也是多种多样，这样结合在线辨识功能的自适应控制种类就更多。本文旨在对已经应用或者即将应用和可能应用到在直升机振动控制上的，并具有在线辨识功能的多种结构响应主动控制技术进行比较，并提出其中值得研究的若干问题，有助于今后的进一步研究。     

电励磁双凸极电机角度提前控制的分析研究

双凸极电机采用标准角度位置控制时，在高速运行换相时，电流的上升率较小，制约了电机的输出转矩和功率。转子角度位置提前控制对双凸极电机特别是高速运行时的输出转矩和输出功率有很大的影响，本文详细分析了电励磁双凸极电机角度位置提前控制的关系对电机性能的影响，并给出了提前角度与与输出转矩和输出功率之间的关系，实验结果表明适当的角度提前控制可以有效地提高电机高速运行时的输出转矩和输出功率。     

中性稳定技术在综合火力/飞行控制系统中的应用

火力／飞行综合控制(Integrated fire／flight control，IFFC)系统要求对飞机飞行姿态的控制应具有精确性和快速性，但提高姿态跟踪精度受到自然飞机惯性动力学的限制。本文提出飞机中性稳定技术应用于综合火力／飞行控制系统，给出了中性稳定飞机结构图和动力学模型。利用后缘襟副翼偏转所产生的直接力效果，在一定的控制律制约下，去抵消迎角扰动所产生的气动效果，使飞机不再出现静稳定力矩，达到中性稳定。采用中性稳定技术的综合火力／飞行控制系统有效地加速了飞机在攻击区的姿态跟踪过程，并实现了姿态控制过程中航迹基本不变的机身瞄准模态控制要求，提高了火控精度和命中概率。仿真结果表明，中性稳定综合火力／飞行控制系统具有良好的控制效果和应用前景。     

飞机座舱结构声的弹性波主动控制研究

研究通过控制飞机座舱结构振动的弹性波的传播来减少由振动产生的辐射噪声的方法。制作了飞机座舱原理性模型，分析了外界气动力作用下弹性振动传播的主要路径，确定了压电元件的布置方案。利用弹性波控制的基本思想，采用IIR自适应滤波嚣识别被控通道的特性，实现对座舱结构振动的前馈控制，以抑制其辐射噪声．进行了不同单频激励下的振动和噪声控制试验，并测量了控制前后的振动和噪声。结果表明，控制后振动和噪声衰战了10dB以上。     

一类变结构控制系统滑动模态的特征值条件

在单输入双线性常值变结构控制和比例变结构控制及一般双线性常值变结构控制系统的基础上，将系统推广到一般多输入双线性系统的比例变结构控制，引入排序截尾算子取变结构控制律与状态变量中ｍ个绝对值较大的分量成比例实现对ｎ个被控变量的控制，采用李亚普诺夫方法研究这类系统的滑动模态，得出此类系统产生稳定滑模运动的条件，并对该条件进行讨论和简化，将其表述成系统矩阵与双线性矩阵特征值之间的关系式。同时给出了一个三阶     

结冰风洞喷雾系统控制方法研究

喷雾系统是结冰风洞的核心配套设备，主要用于模拟飞行器穿越云层飞行时的云雾环境。针对该系统结构复杂、控制精度要求高的特点，开展了压力和温度的控制方法研究。通过采用给定水泵转速、预置出入口调节阀开度和闭环调节出口调节阀开度的方法，解决了喷雾耙之间供水压力不一致及相互耦合的问题，实现了宽范围、高精度的供水压力控制。通过在准备阶段循环加热、在试验阶段变参数PID精确调温，实现了供水温度的精确控制。通过采用变比例系数快速PID调压和模糊自适应PID调温的控制策略，解决了供气系统压力和温度耦合及温度大滞后的问题，实现了供气压力和温度的精确控制。试验结果表明，控制方法有效，喷雾系统性能达到技术指标要求。     

一类非线性系统的滑模振动主动控制

基于滑模控制理论，研究了一类外激励作用下多自由度非线性系统的振动主动控制问题。利用滑模可达条件建立了滑模控制律。为解决外激励不可测所带来的控制律的不确定性问题，本文利用已知的外激励的上界这一参数消除了控制律的不确定性。利用H^∞最优控制论设计了切换函数。数值仿真结果表明，本文给出的控制方法能明显减小振动的幅值。特别是在外激励满足所谓的匹配条件下，控制和非控制自由度处的振动幅值都能明显减小。