挠性梁的实验建模及其振动主动控制

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该文着重研究了挠性结构振动的主动控制问题.像研究其他结构振动抑制的方法一样,要有效地抑制挠性结构的振动,首先要确定一套切实可行的控制方案,继而考虑控制系统中常见的问题如传感器/作动器的选择、模型的获取、控制律的设计等,当然,除了纯理论上的研究以外,一个实际的物理仿真系统也是必需的,它能更直观的验证上述控制思想或方法的正确与否.该文成功地利用频域极大似然法获取了传感器分别为压电陶瓷和电阻式应变计的挠性梁系统的数学模型,并比较了不同传感器对辨识模型的影响.该文利用时域递推最小二乘辨识得到了上述挠性梁系统的数学模型,并对这种时域整体辨识方法的局限性进行了分析,指出了其不宜在动态变化和频宽均很大的系统模型辨识中应用.针对时域整体辨识的局限性,提出了"分段建模-集总控制"方法,对系统的高低频模态分别进行建模,然后根据所得模型分别设计控制律再线性相加,成功地解决了时域整体建模的弊端.另外,对"分段建模-集总控制"方法中采样频率的选择进行了详细的研究,并指出了其基本选取原则.根据时域和频域辨识方法得到的模型,设计了线性二次型最优调节器和极点配置控制律,并采用并行滤波法防止控制溢出,成功地抑制了挠性梁的振动,同时也验证了辨识模型的有效性和辨识方法的可行性.
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