基于状态反馈的结构非线性振动试验模型研究

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结构控制试验模型的研究对于结构控制算法以及结构振动控制试验研究来说意义重大,但是一般的模型试验尤其涉及到非线性行为大部分是破坏性的,可重复性实现代价非常巨大和困难,因此研究具有可重复性的结构振动试验模型具有非常重要的实际意义。本文主要基于状态反馈研究了具有可重复性的结构振动控制模型试验,主要研究内容如下:1.为解决可重复使用控制试验模型的问题,建立了一个利用电机实现可重复使用的控制试验模型。设计合适的跟踪控制算来法控制电机的转矩,使得试验模型跟踪实现不同结构参数的结构响应。2.结合主动控制算法和状态反馈思想,设计了模型参考自适应控制算法,分析和讨论了所设计算法的可行性和可实现性。针对不同的外部激励,结构能够跟踪实现所期望的模型线性行为响应,仿真结果表明,模型参考自适应控制方法能够跟踪实现不同模型的结构线性行为响应。3.针对模型参考自适应控制算法中自适应参数调整的复杂和繁琐问题,利用滑模控制方法设计了合适的滑模控制器来模拟实现不同的线性结构响应,此外,还通过该方法模拟实现了双线性滞回模型和三折线退化滞回模型的结构响应。仿真结果表明,本文设计的滑模控制算法能够很好地跟踪实现不同线性结构的响应,且能够实现不同滞回模型的结构响应。4.针对滑模控制算法带来的电机高频震颤问题,本文利用Backstepping方法设计了针对所跟踪控制模型的控制律,仿真实现了不同模型参数的结构响应和不同滞回模型的结构响应,同时输给电机控制力的高频震颤问题也得到了很好的解决。仿真结果表明,利用Backstepping方法设计的控制器能够使本文设计的模型很好地实现理想的跟踪效果。5.针对本文提出的试验模型进行了实物模型建立,利用dSPACE半实物仿真控制设备进行了半实物试验,试验结果也验证了本文所设计的跟踪控制算法的合理性。
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