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低频线谱振动的自适应主动控制理论和实验研究

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文档简介:

摘要摘要振动主动控制技术是提高传统被动控制方法低频性能的有效手段,其研究和应用日益深入。对于旋转机械设备,经被动方法处理后的振动能量将主要集中于低频线谱上,并且可能随不同的工况的而改变。因此,如何有效抑制低频线谱振动是振动主动控制领域的重要研究方向。与其它控制手段相比,自适应方法在控制具有时变特性的低频线谱扰动时具有独特的优势,故其研究近年来受到广泛关注。本文针对线谱振动主动控制中的若干关键技术问题,开展前馈自适应控制算法的理论和实验研究,提出相应的解决方案。研究成果包括以下四个方面:(1)基于固定的收敛步长对窄带时域算法的收敛性质进行了理论推导和仿真验证,综合分析了时域控制器结构、次级通道及其模型对收敛过程造成的影响。研究表明:在单通道情况下,时域算法的收敛过程主要取决于控制器结构和次级通道的相位误差,并且存在一临界相位误差使算法具有最快的收敛速度;当相位误差小于或大于该临界值时,算法分别具有指数衰减或振荡衰减的收敛过程。而在多通道情况下,时域算法的收敛过程将受控制器结构、次级通道及其模型的综合影响;不合理的控制器结构不仅会减慢时域算法的收敛速度,甚至还会影响算法的稳定性。该研究填补了一般控制器结构下、次级通道模型存在误差时窄带时域算法收敛特性分析的理论空白。(2)基于磁悬浮作动器、针对周期扰动提出了一种非线性自适应控制算法,并通过仿真和实验对其进行了验证。算法中将磁悬浮作动器简化为具有时变非线性的单输入单输出系统,并利用径向基函数网络实施控制,其隐层中心点和输出层权值分别通过聚类算法和简化的梯度算法进行自适应更新。与其它方法相比,该非线性算法同时避免了作动器的非线性建模和位移传感器的使用,故具有计算量小、存储量低的优点,易于进行实时控制。单通道、多通道主动隔振的仿真和实验结果均表明,该非线性算法可以较好的补偿磁悬浮作动器的时变非线性,并同时能够较大幅度的抑制周期振动能量。由于在算法推导中仅假设作动器具有单调的输入输出关系,故该非线性算法还适用于满足这一性质的其它非III

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