基于改进指数趋近律的加筋板时滞振动补偿控制研究

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随着现代工业水平不断的发展与进步,对材料的各项性能指标的要求也与日俱增,因此,结构强度较高、耐用性强的加筋板结构已经被广泛的应用在航空航天、船舶、汽车以及建筑等众多领域。但是当加筋板结构在受到外力干扰的时候,自身则会产生振动,并且这种振动还会给整个机械结构产生不良影响,这会影响结构的使用寿命,甚至会存在安全隐患。因此,对加筋板的振动控制则变得十分重要。另外,在加筋板的振动主动控制之中,往往还存在着不同程度的时间滞后问题,有时会导致振动控制的效果下降,更甚至会导致被控系统失稳。因此,为了减小时滞量对加筋板振动主动控制的影响,提高振动主动控制的效果,需要对其进行时滞补偿。针对上述提出的问题,本文以加筋板作为研究对象,对加筋板进行动力学建模、模态参数识别、基于指数趋近律滑模控制、改进指数趋近律算法控制以及基于改进指数趋近律的Smith预估补偿控制和实验研究。研究内容如下:首先,结合压电元件的基本理论及其工作原理,建立压电加筋板机电耦合振动系统动力学模型,并且利用ANSYS-Workbench有限元分析法和实验模态分析法对加筋板的模态参数进行分析,获取了加筋板振动模态参数以及阻尼比等相关参数,为后续主动控制仿真及实验做准备。其次,简述了滑模变结构变算法的基本工作原理,针对滑模变算法中的指数趋近律算法做了详细的叙述,并且结合算法原理推导出指数趋近律控制律,利用前文得到的相关模态参数对压电加筋板仿真分析。在仿真结果指导下,利用cSPACE控制器对压电加筋板进行了振动控制主动实验,通过实验对算法的可行性进行验证。然后,针对加筋板振动控制中遇到的“抖振”以及进入稳态时间过长等问题,提出了改进补偿函数sgn(s)来进行构建新的指数趋近律控制算法,然后通过仿真系统对控制系统进行仿真分析,最终通过改进指数趋近律控制实验,分析实验结果,验证该方法对加筋板的“抖振”和进入稳态时间过长等问题的可行性。最后,由于压电加筋板实际控制过程中存在的时滞问题,以及时滞问题对加筋板振动主动控制产生的影响,提出时滞补偿技术,最终建立了基于改进指数趋近律的Smith预估补偿控制算法,利用Smith预估补偿控制算法对加筋板进行振动控制实验,最终通过实验对控制效果进行验证。图48表9参83
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