柔性梁式结构的迭代学习控制与仿真研究

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随着现代工业的快速发展,柔性梁式结构得到了广泛的应用,尤其是在航空航天、机械工程和海洋工程等领域。在实际生产过程中,受外部干扰的影响,柔性系统会出现不可避免的机械振动现象,这将会对柔性结构的性能和使用寿命产生负面影响。因此,研究柔性梁式结构的主动振动抑制问题具有重要的理论意义和实际应用价值。本文通过将迭代学习控制(Iterative Learning Control,ILC)、自适应技术与边界控制相结合,提出了一种改进的控制策略,以提高跟踪精度,最小化柔性梁系统的振动位移,提高系统工作性能并延长其使用寿命。本文的主要内容如下:1、基于欧拉-伯努利梁假设,对于柔性梁式结构这类典型的分布参数系统,采用力学分析方法得到其偏微分模型,运用哈密顿原理和变分法推导出柔性梁系统的偏微分方程和边界条件。2、将边界控制和迭代学习控制相结合,基于柔性梁系统的动力学方程,设计了迭代学习边界控制算法来对其进行振动控制,并通过Lyapunov直接法对控制系统的稳定性进行了证明,验证了所设计的控制算法的有效性。3、本文利用Matlab GUI和Android平台完成了柔性梁振动控制仿真系统的设计和开发。采用有限差分法对系统模型进行离散化处理,并通过Matlab进行数值模拟和模型解析;利用Matlab图形用户界面,实现柔性梁振动过程的动态模拟;同时利用搭载Android系统的ARM开发板来监控和存储历史数据,并在Matlab和Android之间通过串口通讯来进行实时数据传输;最后在所设计的仿真系统上进行实验,验证了仿真系统及边界迭代学习控制算法的有效性。
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