基于前馈与混合自适应算法的振动主动控制方法研究

被引量 : 14次 | 上传用户:mooyee6
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
振动主动控制涉及到结构动力学、声学、材料科学技术、电子信息与技术、控制科学与工程等诸多学科,是目前振动工程领域最重要的研究方向。作为振动主动控制研究的核心内容,当前振动主动控制方法及其算法的研究如火如荼,近乎包含了所有现存的控制理论方法与控制技术。但总体而言,多数的控制方法和技术多多少少都存在适用性和实践性的问题,目前学术界还没有提出一种能够适用于多数振动主动控制系统控制器设计的范式方法与技术,相关的理论方法和技术均亟待进一步的深入研究与探索。基于国家自然科学基金重大研究计划科研课题背景,围绕“在保证受控系统稳定的基础上,提高整个振动主动控制系统的鲁棒性与控制性能”这一核心问题,本文选取当前研究热点之一的自适应振动主动控制方法与技术为切入点,着重面向自适应前馈振动控制方法与自适应混合振动控制方法,进行相关方法研究、控制算法推导、算法分析与实验验证工作。在理论方法上给出相关控制算法的稳定性与收敛性分析范式方法,在技术方法上给出相关控制算法实施的一般技术指引。论文主要研究工作与学术贡献如下:(1)使用惯性作动器作为抑振作动器与模拟扰动作动器,使用加速度传感器作为参考传感器与残差传感器,构建具有典型机械结构振动正反馈的实验平台和实验环境。形成一套半实物振动主动控制仿真分析与实时振动主动控制实验平台,用于实现面向工程应用的振动主动控制方法研究与验证。(2)针对现有参数自适应算法的局限性,研究和导出一种范式改进型递推最小二乘算法;给出长时间实时自适应控制过程中,使用U-D分解技术更新自适应增益矩阵的具体过程与详细方法。(3)针对振动主动控制系统面临的系统辨识问题,研究和推导递推最小二乘算法、扩展递推最小二乘算法和扩展预测模型输出误差算法等三种辨识方法。确定白化测试校验准则与模型校验方法,给出振动主动控制系统参数辨识的一般方法与技术流程。(4)基于改进型递推最小二乘参数自适应算法族,提出自适应前馈振动主动控制算法的范式描述方法;基于超稳定性理论,给出了完整的控制算法推导过程与算法分析过程。通过分析给出了确定环境下算法稳定与随机环境下算法收敛的严格正实条件,以及相应的放松严格正实条件的要求。针对确定环境满足完美匹配条件、随机环境满足完美匹配条件以及不满足完美匹配条件的情况,分别给出了相关控制算法的仿真算例。仿真结果表明:通过引入特定的预滤波器,能够显著改善自适应前馈振动控制算法的控制效果;在测量环境存在较大噪声时以及参数数目不能满足完美匹配条件时,所给出的自适应前馈振动控制算法依然有效,同时具有优良的抑振效果与收敛性能。(5)为改善单纯前馈自适应振动控制算法的收敛性能与控制效果,推导了一种基于混合自适应控制算法的振动主动控制方法,提出了混合自适应振动主动控制算法的范式描述与分析方法,给出了完整的自适应混合振动控制算法的推导过程与算法分析过程。通过分析给出了确定环境下算法稳定与随机环境下算法收敛的严格正实条件,以及相应的放松严格正实条件的要求。同样针对确定环境满足完美匹配条件、随机环境满足完美匹配条件以及不满足完美匹配条件的情况,分别给出了相关控制算法的仿真算例。仿真结果表明:混合自适应控制器能够有效改善前馈自适应振动控制器的性能,以更少的控制器阶次,得到更佳的控制效果。(6)针对所提出的自适应前馈振动控制算法、自适应混合振动控制算法进行实验分析与验证工作,并将相关结果与前馈FULMS算法、混合FULMS算法予以比较。相关实验结果表明:基于改进型递推最小二乘参数自适应算法族的所有前馈振动控制算法,其控制效果均明显优于前馈FULMS算法;基于改进型递推最小二乘参数自适应算法族的所有混合自适应振动控制算法,其控制效果均明显优于混合FULMS算法、结合极点配置反馈的混合前馈自适应控制算法,以及基于改进型递推最小二乘参数自适应算法族的前馈振动控制算法。
其他文献
目的观察穴位注射配合针灸推拿和正骨治疗神经根型颈椎病的疗效。方法将116例神经根型颈椎病患者随机分为对照组和治疗组各58例,对照组予针灸联合推拿治疗,治疗组在此基础上
英国作家乔治·奥威尔(1903—1950)的《动物庄园》被公认为20世纪最杰出的政治寓言小说之一。该小说通过描述动物革命来影射人类社会。在《动物庄园》中,主人公们通过滥用语言
文章在介绍中国少数民族语言信息技术发展概况的基础上,探讨了少数民族语言数字信息共享的重要意义,总结了少数民族语言数字信息共享的现状,分析了少数民族语言数字信息共享
目的:探究临床护理路径应用于毁损伤截肢病人的作用效果。方法:随机选取我院2013年1月~2014年1月间的毁损伤截肢病人40例,将其均分为两组:对照组和实验组(每组20例),对于对照
目的了解本地区高职学生网络成瘾与社会支持状况,分析本地区高职生网络成瘾的现状、网络成瘾与社会支持状况的相关性。方法以整群抽样的方法,从宁夏现有的高职院校中抽出5所
目的:探讨急性肾小球肾炎的抗感染治疗的临床治疗效果。方法:对我院2012年2月至2013年1月收治的急性肾小球肾炎患者临床治疗病例进行抽样,对40例急性肾小球肾炎患者临床治疗
科学技术作为经济社会发展的引擎已经越来越受到关注。科技政策是政府对科技发展计划调整的方针决策,是推动科学发展的助推手。科技政策是国家科技的风向标,代表着科学技术的发
水是一种极其珍贵的天然资源,人类社会的生存和发展都离不开水。我国属于十三个严重缺水的国家之一,水资源十分紧缺。随着我国经济和人口的快速发展,人类社会对水的需求量加
本文针对山西省马铃薯品种混杂,产量低、品质差,种薯退化严重的现象,于2011~2013年分别对山西省13个马铃薯主产县生产上使用的脱毒苗、原原种、原种、良种、商品薯进行了病毒
随着供应链企业的日益兴起,其管理问题亦成为了供应链企业之间相互竞争的核心。21世纪以来,随着市场一体化的不断发展,各行各业的企业为了获得更多的利润,开始不断地扩大经营