基于CMAC网络的主动隔振控制技术

针对主动隔振系统存在非线性,提出一种基于CMAC神经网络控制器的主动控制方法。由于系统的次通道使得控制器参数无法直接利用振动误差信号来调整,提出一种改进的同时扰动自适应算法,并证明该算法在数学期望上是一种随机梯度法。针对系统的非线性情况进行了仿真和试验研究,结果表明:与传统的FXLMS自适应前馈控制方法相比,所提出的方法对于存在非线性的周期性振动的隔振效果明显。     

汽车座椅主动振动控制与仿真分析

利用基于滤波X最小均方值算法的前馈型自适应控制系统，对汽车座椅振动实施主动控制，以改善座椅的动态舒适性。建立了六自由度人体一座椅系统模型和主动振动控制系统模型，并在Simulink下进行仿真。结果表明，相对于目前汽车普遍采用的被动隔振系统，主动控制系统可以大大降低车身振动向人体的传递，提高了汽车座椅的动态舒适性。     

基于神经网络与PD的非线性控制

提出了一种层叠小脑模型关节控制器（CMAC）神经网络同传统PD控制相结合的控制策略.该策略利用改进CMAC 学习控制系统的不确定信息,并作为前馈补偿来确保跟踪误差的快速收敛,采用PD控制系统实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动.并采用跟踪-微分器对信号进行了滤波.仿真及实验结果表明：该控制策略提高了系统的控制精度和响应速度,并且具备较强的抗干扰能力和鲁棒性.     

航空光电稳定平台质量不平衡力矩的前馈补偿

讨论了旋翼直升机高频振动时产生的质量不平衡力矩对航空光电稳定平台性能的影响。基于传统光电稳定平台电流反馈、速度反馈、位置反馈的三闭环控制系统提出了一种基于系统模型的质量不平衡力矩前馈补偿方法。该方法通过标定平台质量偏心,利用加速度传感器获取平台加速度信号来对平台的质量不平衡力矩进行前馈补偿,实现对平台质量不平衡力矩的抑制,提高光电稳定平台的扰动抑制能力。实验结果表明:相对于传统三闭环控制系统,引入前馈补偿后系统的扰动隔离度至少提高了6.4dB;相对于利用扰动观测器对质量不平衡力矩进行补偿的传统补偿方案,引入前馈补偿的光电稳定平台系统不仅在低频段补偿效果提升约12.9dB,而且克服了扰动观测器在高频时不能补偿质量不平衡力矩带来的影响,使平台在全频段的扰动隔离度都大幅提高,视轴能更好地稳定在惯性空间内,具有较高的实用性和使用价值。     

基于神经网络的主动隔振控制技术

针对主动隔振系统存在的非线性,提出一种基于BP网络控制器的主动控制方法.由于系统次通道使得网络权值无法直接利用振动误差信号调整,提出一种改进的同时扰动自适应算法,并证明该算法在数学期望上是一种随机梯度法.试验研究结果表明与传统的自适应前馈控制方法相比,所提出的方法对于存在非线性的周期性振动的隔振效果更明显.     

自抗扰锁相跟踪系统设计与仿真

针对锁相跟踪中的抗扰问题,提出了一种新的方案,通过二阶广义积分器将参考信号分解为 ２路正交信号,在滤波的同时得到精确的相位.数字频率合成器作为信号发生器具有高稳定性和高精确性,可以通过比较参考信号和 DDS 的相位误差,引入自抗扰控制算法,适应锁相跟踪系统对算法进行改进,输出DDS 的频率控制字.最后,通过 MATLAB 仿真结果表明,该控制器具有很强的鲁棒性和高抗扰性,能够有效地抑制不确定负荷扰动的影响.     

多频线谱激励下的混合自适应微振动主动控制

针对多频线谱激励下的结构振动主动控制中的频率失配问题,以并联结构滤波-x最小均方(filtered-x least mean square,简称FxLMS)算法为基础,提出一种混合自适应振动主动控制方法.前馈通道通过多个带通滤波器将多频线谱激励振动的参考信号解耦成为多个单频线谱信号,多个独立自适应滤波器调节权值抑制单一...     

超精密装置二维F-PID振动控制系统设计

在模拟啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的基础上，采用主动隔振和被动隔振相结合的技术建立了超精密装置隔振系统结构及动力学模型。结合超精密装置隔振系统的结构特点和性能要求，提出了带有两个修正因子的闭环二维F—PID主动控制系统，即根据输入位移和速度的信号偏差大小分别采用不同的修正因子，并采用Matlab软件进行了仿真分析。仿真分析结果表明，该振动控制系统在0—100Hz频率范围内具有良好的减振效果，可用于超精密测量、制造设备的隔振。     

自适应重复控制抑制测试台动不平衡扰动研究

通过分析三轴测试台的动不平衡因素,得出测试台存在周期扰动力矩。该周期扰动力矩主要是由加速度力矩、哥氏耦合力矩、离心耦合力矩组成,与测试台三轴的转动惯量、位置角和转动速度有关,影响测试台的定位精度和速率精度。为抑制三轴测试台动不平衡引起的不确定性频率周期性扰动力矩,提出一种用于消除带有的周期性扰动的自适应有限维重复控制。采用自适应算法在线辨识扰动频率,并调整有限维重复控制器参数消除该扰动,用平均方法证明算法的收敛性和系统的稳定性。同时该算法可以通过调整自适应多周期有限维重复控制器的结构来消除不同频率的多个周期的扰动。仿真结果表明该方法能有效的抑制三轴测试台动不平衡引起的周期性扰动,提高测试台系统的定置精度和速率精度。     

汽车空调噪声有源控制的参考传感器布放研究

采用有源噪声控制方法来降低汽车内部噪声时,为使参考信号与汽车暖通空调系统噪声之间具有较好的相关性,针对暖通空调系统参考传感器的布放进行研究。分别选取暖通空调系统上六个不同位置点的加速度作为参考信号,并采用滤波-X LMS算法对有源控制系统的噪声控制效果进行仿真和对比。结果表明,当加速度计布置在空调系统的左端面或左上出风口附近时,控制系统能在392Hz和450~550Hz的频率范围内分别取得12d B和5d B的降噪量。因此,合理选择控制系统参考传感器的布放位置,能够更有效地降低暖通空调系统的低频噪声水平。     

周期性机械振动主动控制算法

为提高周期性机械装置的隔振性能,减少其对底座(或地面)及周围环境的影响,采用由弹性橡胶和压电堆作动器组成的主动悬置(active control mount, ACM).针对压电堆作动器输出位移较小的情况,设计液压位移放大机构.通过对压电作动器和橡胶主簧性能的分析,建立由主动悬置构成的隔振系统的力学模型.周期性机械振动系统,其周期振动信号可用作控制同步信号,因此控制系统采用基于同步滤波-X LMS(least mean square)算法的自适应控制策略,传递到机座的残余力作为误差信号,实现对周期性机械振动系统的主动控制.计算机仿真实验结果表明,采用这种主动悬置和同步滤波-X LMS算法的主动控制系统,相对于采用普通橡胶悬置的被动系统,明显减少了对底座的力传递,减振效果明显.     

修正自适应滤波算法的道路噪声主动控制系统

针对车内道路噪声主动控制系统中传感器直流偏量引起的系统失稳问题,建立了一种新的修正多通道自适应滤波的道路噪声主动控制算法。首先,以多重相干为综合评价指标,以实车道路试验下测得的24个加速度信号为基础,选取了4个加速度信号作为参考信号;其次,以2个车载扬声器为次级声源,驾驶员头枕位置为控制目标,在Simulink环境下搭建4个参考信号、2个扬声器和1个麦克风的多通道车内道路噪声主动控制系统,并用不同路面（比利时路面、粗沥青路面）不同车速下采得的数据进行了仿真验证;最后,搭建了基于dSPACE的主动控制系统硬件在环试验平台,以验证不同工况下系统的有效性。结果表明：仿真结果与试验结果相一致,在不同工况下都可以取得稳定有效的降噪效果,验证了修正算法的有效性。     

精密隔振平台微振动的H∞控制

设计了一个精密隔振平台6自由度微振动控制系统.该系统以4个空气弹簧作为被动隔振元件,8个超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件.4个垂直方向致动器与空气弹簧平行安装,以充分发挥超磁致伸缩致动器的性能.采用H∞控制算法来设计振动主动控制系统.应用Matlab软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果.仿真结果表明所设计的振动主动控制系统能在较宽的频率范围对地基干扰具有很好的控制效果.     

精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。     

直升机主减半主动反共振隔振技术研究

根据现有主减反共振隔振和主动控制理论,设计新型直升机主减隔振原理样机模型。随着直升机工作频率的改变,隔振系统识别频率的变化,自动调节隔振器质量块位置,使系统始终有隔振效果。以直升机原理样机为对象,加入基于神经网络的控制方法,对实验对象进行动力学特性标定,获得质量块位置与工作频率之间的关系。研究频率跟踪算法,将神经网络和频率跟踪算法两者结合,编制出可以采集信号,识别频率的LabVIEW程序。实验结果证明,新型主减隔振系统隔振效果和控制效果符合预期,可以为直升机主减的振动主动控制系统设计提供一定的指导。     

基于MPPT的直流无刷电机光伏水泵控制系统

设计和实现了具有改进的频率扰动MPPT算法直流无刷电机的光伏水泵控制系统。改进的频率扰动MPPT算法把固定电压法、变步长与扰动观察法相结合,把电机驱动和MPPT算法合并为一体,实现最大功率点跟踪(Maxi Power Point Tracking,MPPT)。介绍了系统硬件和软件的设计,最后实验证明该系统能有效快速响应光照强度变化,实现光伏水泵系统在最大功率点稳定运行。     

直升机主减半主动反共振隔振技术研究

根据现有主减反共振隔振和主动控制理论,设计新型直升机主减隔振原理样机模型。随着直升机工作频率的改变,隔振系统识别频率的变化,自动调节隔振器质量块位置,使系统始终有隔振效果。以直升机原理样机为对象,加入基于神经网络的控制方法,对实验对象进行动力学特性标定,获得质量块位置与工作频率之间的关系。研究频率跟踪算法,将神经网络和频率跟踪算法两者结合,编制出可以采集信号,识别频率的LabVIEW程序。实验结果证明,新型主减隔振系统隔振效果和控制效果符合预期,可以为直升机主减的振动主动控制系统设计提供一定的指导。     

基于扰动前馈补偿的超精密机床伺服控制技术研究

为消除超精密机床伺服系统中各种扰动力矩及系统参数波动对控制系统性能的影响,研究了基于扰动前馈补偿与反馈技术相结合的控制方法。利用扰动前馈控制器实时补偿系统中的扰动力矩,而利用常规反馈控制器保证了系统的良好的动态特性,并将其应用于实际系统中。实验表明该控制策略使系统跟踪速度信号时对各种扰动有良好的抑制能力,系统的最大稳态跟踪误差小于±20nm。     

太阳能热发电系统的前馈广义预测控制

针对太阳能热发电系统的强干扰性和不确定性的特点,结合前馈控制对大扰动信号的补偿作用和模型预测控制对随机系统具有良好鲁棒性的优点,提出了一种基于前馈补偿的模型预测控制方法。首先,忽略传热过程热损,建立太阳能热发电集热系统数学模型,作为控制器设计的预测模型;其次,考虑可测的太阳能辐射为随机强干扰信号,设计前馈补偿器;第三,在滚动优化过程中用梯度寻优算法获得最优控制量;最后设计反馈校正用于补偿模型预测误差和其他小扰动引起的误差。通过仿真实验对比,模型预测控制能有效减小小扰动信号,通过前馈模型预测控制对随机强扰动信号具有良好的抑制作用,提高了系统的控制精度。     

多自由度系统模型在光电吊舱隔振系统设计的应用

为减小振动对光电吊舱成像质量的影响,依据多自由度系统模型理论、隔振理论和实际振动环境设计了小型光电吊舱被动隔振系统,该隔振系统能够合理的配置光电吊舱隔振系统的各阶频率。基于多自由度系统模型理论对隔振系统的各阶固有频率进行配置,指导隔振器的空间布局及相对位置、隔振器的三向刚度及阻尼值和隔震系统支架结构的设计。通过Adams/Vibration模块进行仿真分析,利用振动台对光电吊舱隔振系统进行验证试验,结果显示理论计算、仿真分析和振动试验获得的隔振系统各阶固有频率接近,最大误差不超过10%,且在激振力频率92.5 Hz附近隔振效果明显。外场试飞试验也验证了小型光电吊舱隔振系统的隔振性能。