消隔组合X型减振器设计与动力学分析

本文将一种X型结构与线性弹簧阻尼减振器相结合构成一种兼具消振和隔振性能的新型X型减振器.基于拉格朗日方法建立单自由度线性振子耦合消隔组合X型减振器系统的动力学方程,应用谐波平衡法得到系统稳态响应的近似解析解,并通过Runge Kutta法得到系统的数值解验证解析解的正确性.讨论了不同的基础激励下新型X型减振器对系统的响应幅值以及位移传递率的减振效果.此外,分析了不同参数对系统的幅频响应曲线以及位移传递率的影响.研究结果表明,新型X型减振器不仅可以将线性刚度转化为非线性刚度,还可以为系统提供负刚度,拥有优秀的消振和超低频隔振性能.     

分布式拉杆转子扭转振动系统动力学特性分析

为了更好的提高能源利用率,以新兴、高效的分布式拉杆转子系统为代表的燃气轮机与蒸汽轮机联合发电技术在电力部门得到快速发展.本文主要研究了分布式拉杆转子系统扭转振动的非线性动力学特性,通过等效简化等方法建立了分布式拉杆转子系统扭转振动方程.利用平均法获得动力学方程解析解和系统扭转振动幅频曲线,进一步研究了其周期解的稳定特性,并发现系统阻尼,立方刚度和外激频率等参数对其影响规律.本文的分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义.     

轴向可伸缩悬臂复合材料层合板横向振动的解析研究

通过解析和数值方法对可伸缩悬臂复合材料层合板的时变动力学特性进行研究.根据经典层合板理论和Hamilton原理对面内激励和横向载荷共同作用下的可伸缩悬臂复合材料层合板进行线性动力学建模,选取符合可伸缩悬臂板位移边界条件的时变模态函数,利用Galerkin方法对所得的偏微分方程进行离散,得到复合材料层合板的时变常微分线性动力学方程.研究轴向移动速度对可伸缩悬臂板动力学特性的影响,并通过改进的多尺度法得到了一阶时变线性系统的解析解和数值解比较.结果表明,轴向移动速度对可伸缩悬臂板的动力学特性影响很大;相比文献［12］,本文采取的改进的多尺度法对一阶线性时变系统更高效.     

分段阻尼隔振系统的动力学特性分析

针对传统线性隔振器在降低共振峰值的同时会牺牲隔振性能的矛盾,设计了一种含分段阻尼的隔振器.首先,采用移动凸轮变阻尼装置,通过凸轮廓线的设计使系统的垂向阻尼系数的受振动位移大小控制并呈现分段线性特征,分析了该装置的阻尼特性.然后将分段阻尼装置应用于隔振器中,建立了含分段阻尼的积极隔振系统模型及其动力学方程,通过能量等效原理求出了分段阻尼系统的等效线性阻尼系数,求解了简谐力激励下系统响应的理论解,并用四阶龙格—库塔法数值仿真验证了理论解的正确性.最后研究了分段阻尼隔振系统的动态特性,分析了主要参数对幅频响应特性与力传递率特性的影响.结果表明,通过合理的参数选择,分段阻尼隔振器可兼顾无阻尼隔振器与线性阻尼隔振器的优点,既能有效降低系统的共振峰值,又能保证高频区域的优秀隔振性能,为新型非线性隔振器的设计提供了理论依据.     

基于模糊估计的可调分数阶PID控制器设计

可变分数阶微分环节直接影响分数阶PID控制器性能,设计分数阶PID控制器需要根据被控对象传递函数凭经验调整微分阶次。采用Oustaloup间接离散法数字实现分数阶微积分,再基于模糊估计由特定分数阶次近似得到任意分数阶次微积分环节,根据参数整定规则确立各环节系数,设计了一种可调分数阶次的PID控制器。仿真实验证明,此方法得到的微积分环节对控制系统性能没有影响,根据整数阶被控对象传递函数调节微分阶次,分数阶PID控制器有较好的控制效果。     

精馏塔时滞过程的分数阶PIλDμ控制器设计

本文针对精馏塔不稳定时滞过程,提出一种基于设定值加权的分数阶PIλDμ控制器设计方法.首先采用比例环节构成内环反馈镇定不稳定时滞过程,然后基于等效的过程模型,依据设定值加权方法设计分数阶PIλDμ控制器,并进行了控制器参数整定.仿真结果表明:分数阶PIλDμ控制器可以使精馏塔不稳定时滞过程系统获得良好的动态响应特性,干扰抑制特性以及克服系统参数变化的鲁棒性.     

基于改进Oustaloup滤波器的分数阶PID控制器简化设计

针对分数阶微积分算子的直接和间接近似化方法所表现出来的形式复杂、运算量大的问题,对Oustaloup滤波器的结构进行改进,对常规分数阶PID控制器进行了简化设计,并采用自适应遗传算法对控制器的参数进行整定.选取两种代表性分数阶系统,在模型处于两种典型状态下,对简化型分数阶PID控制器、常规分数阶PID控制器和整数阶PID控制器的控制性能进行仿真实验对比.结果表明,在控制器性能基本相同的情况下,通过该方法设计的简化型分数阶PID控制器性具有结构简单,耗时量小的优点,提高了工程可实现性.     

高斯白噪声激励下分数阶Duffing-Van der Pol系统的稳态响应

应用随机平均法研究了高斯白噪声激励下含有分数阶阻尼项的Duffing-Van der Pol系统的稳态响应.首先应用基于广义谐和函数的随机平均法得到系统关于幅值的平均伊藤微分方程并建立相应的平稳FPK方程,求解该平稳FPK方程的近似理论解得到系统幅值的稳态概率密度.分析幅值、位移和速度的稳态概率密度探究分数阶阻尼项以及其它参数对系统稳态响应的影响.发现降低分数阶的阶数可以增强系统的响应而增大分数阶的系数可以减弱系统响应.最后对原系统进行Monte Carlo数值模拟验证近似理论解的有效性.     

多自由度粘弹性非线性随机系统的瞬态响应

研究了高斯白噪声激励下多自由度粘弹性非线性系统的瞬态响应.首先,通过将粘弹性项对系统的作用近似地简化为对原系统阻尼部分以及刚度部分的修正,得到近似的不具粘弹性项的等效非线性随机系统.然后,应用基于广义谐和函数的随机平均法,导出关于幅值瞬态概率密度的平均Fokker-Planck-Kolmogorov方程.该方程的解可通过多重级数式表示,基函数为幅值相关正交函数,系数为时间函数.应用Galerkin方法,关于时间的系数可由一阶线性微分方程组解得,从而得出幅值响应的瞬态概率密度、状态空间概率密度及幅值统计矩的半解析表达式.最后,以耦合的二自由度Duffing-van der Pol振子系统为例,通过与原系统数值模拟结果的比较分析验证了所提出的半解析方法的有效性,并讨论了粘弹性对系统响应的影响.     

基于预测双反馈的3D打印机温度优化控制

针对FDM型3D打印机喷头温度控制系统的非线性、大滞后等特点,传统PID控制难以满足实际的性能要求.为提高控制系统性能,提出预测模型双反馈变论域分形模糊分数阶PID控制器.分数阶PID控制为系统提供更多的控制余度;变论域模糊控制的论域能够随着误差的变化而变化,实现不同时刻选择不同论域的模糊规则;短反馈算法的引入能够构成双层反馈控制,实现对喷头温度的快速、精准控制;系统反馈环节建立预测模型,实现更加精确的控制.针对变论域模糊分数阶PID控制器中参数选择,提出一种改进的鲸鱼算法进行参数优化,增强控制器的自适应能力.仿真结果表明,改进鲸鱼优化算法的预测模型双反馈变论域模糊分数阶PID控制的喷头温度控制系统较传统的PID控制具有更好的控制效果,系统响应速度快、抗干扰能力强、稳定性好,能够满足实际工业需求.     

吊车防摆技术的研究

本文介绍了为消除吊车在吊运货物时引起的摆动进行的实验研究。实验方法都有各自的优缺点和所适用的场所、环境。证明了最优调节器防摆、模糊控制防摆和自适应防摆等都有良好的防摆效果。     

解耦控制的现状及发展

通过对多变量系统解耦设计的必要性分析,介绍了传统解耦、自适应解耦、鲁棒解耦、智能解耦等各种解耦方法,并叙述了各种方法的研究现状和应用情况,同时分析了各种方法局限性。指出解耦控制领域的研究已成为控制理论和控制工程界共同关注的热点。自适应解耦与智能解耦,侧重于控制器的研究,它们更多采用试探、优化方法来设计控制器．理论研究还尚待完善。因此,寻求一种有效的、简单易行的控制方法,即寻求理论与实际结合点,是今后研究的方向。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

模糊PID在电阻加热炉温控系统中的应用

在PID控制和Fuzzy控制的基础上,提出了一种模糊自调整PID控制,并基于Matlab对电阻加热炉温控系统进行了仿真。结果表明,模糊PID控制能使系统达到良好的控制效果。     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

Networked Control Systems: A Survey of Trends and Techniques

Networked control systems are spatially distributed systems in which the communication between sensors, actuators,and controllers occurs through a shared band-limited digital communication network. Several advantages of the network architectures include reduced system wiring, plug and play devices,increased system agility, and ease of system diagnosis and maintenance. Consequently, networked control is the current trend for industrial automation and has ever-increasing applications in a wide range of areas, such as smart grids, manufacturing systems,process control, automobiles, automated highway systems, and unmanned aerial vehicles. The modelling, analysis, and control of networked control systems have received considerable attention in the last two decades. The ‘control over networks’ is one of the key research directions for networked control systems. This paper aims at presenting a survey of trends and techniques in networked control systems from the perspective of ‘control over networks’, providing a snapshot of five control issues: sampled-data control, quantization control, networked control, event-triggered control, and security control. Some challenging issues are suggested to direct the future research.     

The preview control of a class of linear systems and its application in the fault-tolerant control theory

In the fault-tolerant control theory based on model following control, the desired signal of the control system is the output of a reference system. This paper is concerned with the design of the preview controller for a class of fault systems. A composite vector is introduced by including error vector, fault system state vector and reference system state vector. Then, we derived an augmented system from the known system equation, in which the reference input has equal status with the desired signal in the traditional preview control theory. Therefore, we can use the known theory to design the preview controller for the augmented system, then the preview controller of the original fault system can be obtained by the integration method. This paper strictly discusses the connection between stabilisation and detectability of the augmented system and the corresponding characteristics of the original system. Finally, by applying this theory to a real steam generator water level control system, it is found that the actions of the reference input preview and the fault signal preview can effectively eliminate the effect of the fault signal on the water level of the steam generator. The simulation shows the effectiveness of the controller designed.     

Decentralized control of the Tennessee Eastman Challenge Process

A decentralized control system is developed for the Tennessee Eastman Challenge Process (TE problem). The design procedure begins with the selection of the method for production-rate control, to which inventory controls and other functions are then coordinated. Results show that production rate can be maximized at any of the three standard product compositions, even when the feed of reactant A is lost. All specifications of the challenge problem are satisfied despite large disturbances in feed composition and reaction kinetics. Variability in product rate and quality is less than that seen in previous studies. The process can operate on-spec for long periods without feedback from composition measurements. Setpoints for certain variables (such as reactor temperature and concentrations of A and C in the reactor feed) must be chosen a priori, and the effect on operating cost is estimated. The performance of the proposed decentralized control is compared to that of a nonlinear model predictive control (NMPC) developed previously. There appears to be little, if any, advantage to the use of NMPC in this application. In particular, the decentralized strategy does a better job of handling constraints - an area in which NMPC is reputed to excel. Reasons for this are discussed.     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

粗轧控制系统的设计与应用

结合生产实际,对粗轧控制系统进行综合设计。介绍粗轧控制系统的结构,以及粗轧核心APC控制、粗轧RAWC控制和带钢SSC控制的控制思想并给出相应控制算法。