柔性梁的降阶控制器设计与实验研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zdb_zhang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
柔性结构的一个显著特点是模态阻尼小,这类结构在太空中一旦受到某种激励的作用,其自由振动将持续很长时间,如不及时抑制,不仅会直接影响装置的运行精度,甚至可能导致整个航天器失效。为此开展柔性结构的振动控制研究具有重要的现实意义与应用价值。本文着重研究了柔性结构振动主动控制的若干重要问题:压电柔性梁的建模问题;溢出的防治问题;降阶控制器设计问题;热诱发振动的抑制问题。柔性结构是一类典型的分布参数系统,采用力学方法可以得到其偏微分方程模型,或者通过有限元分析等工具得到有限维近似模型,这些模型能够帮助理解问题的实质。直接基于偏微分方程的控制器设计尚未发展成熟;有限元模型阶次偏高,在进行控制器设计之前通常要进行模型降阶工作。另一类常见的建模方式是利用输入输出数据,通过系统辨识方式得到对象模型。本文第二章研究了压电柔性梁的建模问题。首先采用有限元分析方法得到压电柔性梁的数学模型,并与实验结果进行对比验证。接下来,为了更好描述被控对象低频模态振动特性,研究了压电柔性梁的频域辨识建模问题。根据被控对象的特点,提出了一种频率响应曲线拟合算法,该算法在压电柔性梁物理实验系统中得到了成功应用。采用现代控制理论中常用的控制算法,例如LQG,H控制等,得到的控制器阶次通常不低于设计模型的阶次。随着受控模态数目的增加,柔性结构对象模型的阶次将显著增加,这将会导致设计出的控制器因为阶次过高而难以实现,为此本文重点考虑了降阶控制器设计问题。本文第三章研究了压电柔性梁的H2控制问题。首先研究了压电柔性梁的降阶H2控制问题,基于第二章得到的频域辨识模型,设计了降阶H2控制器,并在实验系统中验证了控制效果。标准H2控制方法缺乏对控制器幅频响应的要求,使得H2控制器并不总能保证实际闭环系统稳定,有可能产生溢出不稳定问题。为解决这一困难,本文第三章发展了并行滤波控制的思想,提出了滤波H2控制的设计思路。依据该思路设计的全阶和降阶滤波H2控制器在实验系统中成功实现了柔性梁低频模态的振动抑制。本文第四章研究了压电柔性梁的H控制问题。首先采用混合灵敏度控制方法设计H控制器,为了避免H控制器与对象产生零极点对消,进而影响控制性能,在控制器求解过程中引入了区域极点约束,设计的控制器在实验系统中得到了成功的应用。其次,进一步考虑了降阶H控制问题,设计的降阶H控制器在实验系统中成功实现了柔性梁低频模态的振动抑制,达到了与全阶控制器近似的控制性能。热诱发振动有可能导致航天器结构失效。本文第五章研究了柔性梁热诱发振动的抑制问题。在第二章节得到的有限元模型的基础上,考虑热载荷产生的弯矩作用,建立了压电柔性梁热诱发振动的数学模型,给出了热诱发振动抑制的仿真结果。
其他文献
采用回归分析方法建立计量模型 ,利用 1 990~ 1 999年的有关数据 ,对西安市外商直接投资与西安市国内生产总值、出口贸易、全社会固定资产投资进行实证分析。得出 :引进外商直
【正】进入九十年代以来,随着失业人员的增多
目的:检测青春期龈炎患者龈下菌斑中牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,Pg)的存在情况,探讨青春期Pg与牙龈健康状况的关系.方法:14~17岁青春期龈炎患者及牙龈健康者各3
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
胫骨中下段骨折采用小切口直视下复位,有限内固定或闭合复位,超关节外固定支架固定。腓骨中下段骨折切开复位钢板内固定。该手术具有出血少、创伤小、可早期进行关节功能练习
东突厥斯坦钱币易仲廷博士希望知道哪一位拥有东突厥斯坦晚期察合台时代和火者时代的钱币。为了帮助鉴定任何这样的钱币,易博士提供了下列历史梗概和世系表:1326年怯别死后,
运用文献资料法对近十年幼儿体育研究现在进行述评,研究认为近十年来幼儿体育研究主要集中在域外幼儿体育研究、名人幼儿体育思想研究、域外幼儿体育的研究、名人幼儿体育思
随着水电站自动化程度越来越高,梯级水电站的集中控制成为一种具有流域特点的新兴、先进、高效的电力生产运行模式。本文对梯级水电站集控中心的形成,技术应关注的问题以及运行
第27届奥运会,中国代表团取得28金16银15铜的辉煌战绩,令国人 欢欣,世界瞩目。为了发扬成绩,总结经验,再创辉煌,我刊特邀我院专家对我国部分 奥运强势项目乒乓球、女子举重、射击以及弱势项
目的了解贵阳市南明区重性精神疾病的患病率和分布特点,为开展重性精神疾病的社区防治和康复工作提供依据。方法以精神与行为障碍分类(ICD-10)和中国精神障碍分类与诊断标准