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含正反馈振动主动控制系统的混合自适应控制 被引量:8
1
作者 高志远 朱晓锦 +1 位作者 张合生 李培江 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期978-984,共7页
对于存在结构正反馈的振动主动控制系统,传统的基于有限冲击响应的自适应前馈控制器设计方法难以同时保证控制系统稳定与良好的控制性能.本文在分析正反馈对前馈控制系统影响的基础上,基于无限冲击响应控制器设计模式,提出一种结合前馈... 对于存在结构正反馈的振动主动控制系统,传统的基于有限冲击响应的自适应前馈控制器设计方法难以同时保证控制系统稳定与良好的控制性能.本文在分析正反馈对前馈控制系统影响的基础上,基于无限冲击响应控制器设计模式,提出一种结合前馈自适应控制器和反馈自适应控制器的混合自适应振动主动控制方法.其中前馈自适应控制器采用参考传感器采集到的扰动相关信号作为参考信号,反馈自适应控制器通过构建扰动的估计量作为参考信号,控制器参数更新采用Landau参数递推算法.以一典型的具有固有正反馈性质的机械振动系统为控制对象,给出了该混合自适应控制算法的详细推导过程以及稳定性和收敛性分析过程,得到了算法稳定与收敛的严格正实条件以及相应放松严格正实条件的要求.在此基础上,通过构建实时振动主动控制实验平台,针对多种振动扰动开展对比实验分析.相关实验结果验证了本文提出的混合自适应振动主动控制方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 振动主动控制 自适应控制 混合控制 前馈控制 反馈控制 结构正反馈
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空间柔性结构振动的直接速度反馈控制 被引量:7
2
作者 郭铁能 周舟 +1 位作者 陆秋海 任革学 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期476-480,共5页
针对空间柔性结构的低频振动问题 ,采用轻质的直流电机和拉索作为控制器 ,通过传感器和控制器的共位布局方式 ,建立柔性结构的直接速度反馈主动阻尼控制方案。该方案无需柔性结构的系统控制模型 ,只需调整速度反馈增益 ,即可以达到控制... 针对空间柔性结构的低频振动问题 ,采用轻质的直流电机和拉索作为控制器 ,通过传感器和控制器的共位布局方式 ,建立柔性结构的直接速度反馈主动阻尼控制方案。该方案无需柔性结构的系统控制模型 ,只需调整速度反馈增益 ,即可以达到控制结构振动的目的。为验证该方案的有效性 ,文中对一含中心刚体的柔性卫星缩尺模型进行数值仿真 ,并采用气浮台模拟太空无重力环境 ,对该模型进行控制实验。仿真和实验的结果表明 ,该控制方案对空间柔性结构的低频大幅振动有很好的控制效果。 展开更多
关键词 柔性空间结构 阻尼 速度反馈 振动控制 气浮台 直流电机 拉索 控制器 传感器
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结构振动控制的两个理论问题 被引量:4
3
作者 张俊平 禹奇才 周福霖 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2000年第1期125-129,共5页
针对结构振动控制的两个理论问题,提出了自己的见解,阐明了这些理论问题对应用研究及工程实践的指导意义。
关键词 结构振动控制 控制分类 负反馈 抗震
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谐波驱动并联机器人的加速度反馈抑振控制 被引量:7
4
作者 刘延杰 孙立宁 +1 位作者 蔡鹤皋 裴润 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期281-285,共5页
研制出一种结构紧凑、简单实用的平面并联机器人系统.采用谐波传动并且在其输出端位置反馈的驱动与控制形式,提高机器人系统的位置分辨率和定位精度;基于机器人驱动关节加速度反馈控制,抑制因系统高速运动引起的弹性振动.对机器人系统... 研制出一种结构紧凑、简单实用的平面并联机器人系统.采用谐波传动并且在其输出端位置反馈的驱动与控制形式,提高机器人系统的位置分辨率和定位精度;基于机器人驱动关节加速度反馈控制,抑制因系统高速运动引起的弹性振动.对机器人系统进行了数值仿真与实验研究,与不具备加速度反馈时的情况相比较,证明了该控制策略的可行性和有效性. 展开更多
关键词 平面并联机器人 谐波驱动 加速度反馈控制 抑制振动 动力学
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振动系统的特征结构配置设计 被引量:7
5
作者 王国胜 吕强 段广仁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期110-114,共5页
考虑了振动系统特征结构配置设计问题,其目的是设计比例加微分反馈控制律使得闭环振动系统具有期望的特征值和特征向量。基于一类矩阵方程的参数化解,给出了该比例加微分反馈特征结构配置设计参数化方法。该参数化方法提供的自由参量为... 考虑了振动系统特征结构配置设计问题,其目的是设计比例加微分反馈控制律使得闭环振动系统具有期望的特征值和特征向量。基于一类矩阵方程的参数化解,给出了该比例加微分反馈特征结构配置设计参数化方法。该参数化方法提供的自由参量为振动控制系统设计提供了全部自由度,可适当选取这些参量来满足某些性能指标,如鲁棒性等。此外,该特征结构配置参数化方法直接基于振动系统参数矩阵,无须对振动系统进行变换并将其转化一阶线性系统。最后,通过数值例子验证了所提振动系统比例加微分反馈特征结构配置参数化方法的有效性。 展开更多
关键词 振动系统 主动控制 特征结构配置 反馈控制
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基于加速度反馈和自抗扰的加筋壁板结构复合振动控制 被引量:4
6
作者 李生权 季宏丽 +2 位作者 裘进浩 莫岳平 袁明 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期532-539,共8页
四面固支加筋壁板结构中存在的模型难以确定等多种不确定因素,影响了闭环结构的振动控制性能。针对这一问题设计了一种不依赖结构数学模型的加速度传感信号反馈和二阶线性自抗扰复合振动主动控制策略,并在理论上分析其稳定性和优越性。... 四面固支加筋壁板结构中存在的模型难以确定等多种不确定因素,影响了闭环结构的振动控制性能。针对这一问题设计了一种不依赖结构数学模型的加速度传感信号反馈和二阶线性自抗扰复合振动主动控制策略,并在理论上分析其稳定性和优越性。首先,采用二阶线性自抗扰控制器实时估计对象模型变化及其外扰组成的广义干扰,并将估计值作为补偿信号前馈到控制信号中消除广义干扰对系统的影响;然后,设计加速度传感信号和线性状态误差反馈的自抗扰复合振动控制器;最后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了四面固支加筋壁板结构的主动振动试验平台。利用加速度传感器和压电片驱动器抑制加筋壁板结构振动,并对提出的控制方法进行对比试验。几种外界干扰激励的试验结果表明,该方法不仅能有效抑制由于正弦激励和外界冲击引起的振荡,而且能更好抑制不确定因素引起的整个结构的波动。 展开更多
关键词 加筋壁板结构 振动主动控制 自抗扰控制器 加速度反馈控制 压电驱动器
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基于同位加速度负反馈的振动主动控制研究 被引量:6
7
作者 袁明 裘进浩 +2 位作者 季宏丽 周魏乙诺 姜金辉 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期254-260,395,共7页
基于同位加速度传感/压电驱动的反馈方法,对用扬声器进行声激励的四面固支铝板开展多模态振动主动控制研究。根据实验模态分析的结果,确定了传感和驱动的位置。经过压电片传感/压电片驱动和加速度传感/压电片驱动两种方案的对比,选择了... 基于同位加速度传感/压电驱动的反馈方法,对用扬声器进行声激励的四面固支铝板开展多模态振动主动控制研究。根据实验模态分析的结果,确定了传感和驱动的位置。经过压电片传感/压电片驱动和加速度传感/压电片驱动两种方案的对比,选择了能观性和能控性较好的加速度传感方式。在正位置反馈控制律(positive position feedback,简称PPF)的基础上,以加速度信号进行反馈控制律的设计,提出基于加速度负反馈控制方案(negative acceleration feedback,简称NAF),并对其进行稳定性和控制机理分析。控制时以加速度信号作为评价指标,对64和158Hz两个模态分别进行单模态和多模态控制。结果表明,基于加速度的反馈控制可以大幅度降低铝板的振动,最大控制效果可达11dB,远大于PPF的控制效果,对单模态和多模态均能实现有效的振动控制。 展开更多
关键词 同位配置 加速度负反馈 压电智能结构 振动主动控制
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挠性航天器姿态机动的变结构主动振动抑制 被引量:11
8
作者 胡庆雷 刘亚秋 马广富 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期329-336,共8页
针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种双回路鲁棒主动振动控制方法.首先,对各低阶振动模态设计正位置反馈补偿器,增加挠性模态的阻尼,使其振动能够快速衰减;然后,基于变结构输出反馈控制理论,给出控制器的设计方法.最... 针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种双回路鲁棒主动振动控制方法.首先,对各低阶振动模态设计正位置反馈补偿器,增加挠性模态的阻尼,使其振动能够快速衰减;然后,基于变结构输出反馈控制理论,给出控制器的设计方法.最后,将该方法应用于挠性航天器姿态机动控制,仿真结果表明,所提出的方法是可行而有效的. 展开更多
关键词 挠性航天器 变结构输出反馈控制 姿态机动 不匹配不确定性
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挠性航天器高精度智能控制方案研究 被引量:6
9
作者 李广兴 周军 周凤岐 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1196-1200,共5页
从工程角度出发,研究了智能控制方案,旨在提高挠性航天器的姿态指向精度和稳定度。针对挠性模态不可测的特点,文中采用了输出反馈变结构控制来抑制挠性附件的振动,并用神经网络自适应控制来补偿系统的不确定性因素。智能控制的引入使得... 从工程角度出发,研究了智能控制方案,旨在提高挠性航天器的姿态指向精度和稳定度。针对挠性模态不可测的特点,文中采用了输出反馈变结构控制来抑制挠性附件的振动,并用神经网络自适应控制来补偿系统的不确定性因素。智能控制的引入使得控制器具有很强的自学习和自适应能力,可降低不确定性因素对系统产生的影响,减小系统的稳态误差,从而达到高精度控制的目的。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 挠性结构 输出反馈变结构控制 神经网络 自适应控制 振动抑制
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基于变结构/输入成形的航天器振动抑制方法 被引量:10
10
作者 胡庆雷 马广富 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1769-1772,1777,共5页
针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈变结构控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略.首先,采用拉格朗日方法建立中心刚体上带有弹性附件的航天器的动力学模型.然后,在基于非线性和低阶模... 针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈变结构控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略.首先,采用拉格朗日方法建立中心刚体上带有弹性附件的航天器的动力学模型.然后,在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上,考虑挠性结构模态不可测的情况,为了避免设计状态观测器及其引入的误差,在输出反馈变结构控制的基础上,给出了滑模存在条件以及仅利用输出信息的变结构控制器设计方法,使系统的状态轨迹达到滑动平面,并保证闭环系统渐近稳定;在此基础上,应用输入成形方法设计成形控制器来抑制该系统的振动,使得航天器星体姿态和挠性附件的振动同时得到了有效的控制.该成形控制器的设计仅需闭环系统的振动频率和阻尼.将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动控制进行了仿真研究,结果表明,方法可行有效. 展开更多
关键词 振动抑制 输入成形(IS) 挠性航天器 输出反馈变结构控制 姿态机动
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结构振动的反馈控制 被引量:4
11
作者 张志谊 傅志方 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期1-4,共4页
针对结构振动的反馈控制方法,考虑作动器的动态特性,给出保证位移正反馈、速度负反馈和加速度负反馈控制稳定的时延界限和增益幅度.比较了三种反馈方法的优缺点,指出加速度负反馈具有大范围的稳定特性.
关键词 结构振动 反馈控制 稳定性
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智能柔性构件振动改进多模态正位置反馈控制 被引量:3
12
作者 娄军强 魏燕定 +2 位作者 杨依领 谢锋然 赵晓伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期115-120,共6页
为实现较少致动器数目下柔性构件多个振动模态的主动控制,基于力学原理及模态理论建立智能柔性构件动力学方程。在研究单模态PPF控制器性能特点及稳定条件基础上,提出考虑不同模态权重的改进多模态PPF控制器。采用根轨迹法分析系统的闭... 为实现较少致动器数目下柔性构件多个振动模态的主动控制,基于力学原理及模态理论建立智能柔性构件动力学方程。在研究单模态PPF控制器性能特点及稳定条件基础上,提出考虑不同模态权重的改进多模态PPF控制器。采用根轨迹法分析系统的闭环阻尼特性确立各阶PPF控制器最佳控制参数并进行数值仿真;搭建实验平台验证相关分析及控制策略的有效性。结果表明,所提考虑模态权重的改进多模态PPF控制器利用单组致动器能有效抑制柔性梁构件的多阶振动模态、显著缩短柔性构件振动的衰减时间。实验中柔性构件的衰减时间由6 s减少为2.5 s。实现较少数目致动器下柔性构件多阶弹性模态的振动主动控制。 展开更多
关键词 智能柔性构件 改进正位置反馈 振动主动控制 压电致动器
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改进型正位置反馈/变结构卫星姿态主动控制 被引量:5
13
作者 胡庆雷 马广富 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期324-329,共6页
针对挠性卫星大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种双回路鲁棒主动振动控制方法。首先,采用压电智能元件作为作动器和敏感器,通过求解一个带有线性不等式约束的最优静态输出反馈控制问题,给出了设计低阶振动模态最优正位置反馈补偿... 针对挠性卫星大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种双回路鲁棒主动振动控制方法。首先,采用压电智能元件作为作动器和敏感器,通过求解一个带有线性不等式约束的最优静态输出反馈控制问题,给出了设计低阶振动模态最优正位置反馈补偿器的算法;然后,考虑到挠性结构模态不可测,给出了仅利用输出信息的自适应变结构姿态控制器设计方法,使闭环系统的轨迹渐近趋于滑动模态区,并且避免了确定不确定性和外干扰界函数上限的困难。最后,将该方法应用于挠性航天器的大角度姿态机动控制,并进行了仿真研究,结果表明,所提出的方法是可行而有效的。 展开更多
关键词 振动抑制 挠性卫星 自适应变结构控制 姿态机动 正位置反馈
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压电智能结构和反馈控制的集成优化设计 被引量:2
14
作者 王新民 李勇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期1-7,共7页
针对挠性结构振动控制中智能材料的特性,综合考虑压电敏感器/致动器的位置、尺寸、质量及其对挠性结构刚度特性的影响和控制律,建立系统状态空间模型,提出一种新的优化配置的性能指标和集成优化设计方法。运用李雅普诺夫稳定性定理证明... 针对挠性结构振动控制中智能材料的特性,综合考虑压电敏感器/致动器的位置、尺寸、质量及其对挠性结构刚度特性的影响和控制律,建立系统状态空间模型,提出一种新的优化配置的性能指标和集成优化设计方法。运用李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,性能指标的最小值可取为相应矩阵的迹而不依赖于系统的初始状态。采用遗传算法寻优,数值仿真结果表明,该设计方法能够快速的抑制系统的振动。 展开更多
关键词 挠性结构 振动控制 反馈控制 遗传算法 集成优化设计 航天器
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用于智能结构振动主动控制的改进自适应PD算法 被引量:1
15
作者 马天兵 杜菲 +1 位作者 钱星光 张建君 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第5期686-689,共4页
针对压电智能结构,引入对参考模型具有良好跟踪效果的自适应PD算法来抑制其振动。鉴于传统自适应PD控制算法在外界快速扰动下缺乏稳定性,尤其在随机扰动情况下该问题尤为突出,因此,在传统自适应PD的基础上耦合速度负反馈控制算法,形成... 针对压电智能结构,引入对参考模型具有良好跟踪效果的自适应PD算法来抑制其振动。鉴于传统自适应PD控制算法在外界快速扰动下缺乏稳定性,尤其在随机扰动情况下该问题尤为突出,因此,在传统自适应PD的基础上耦合速度负反馈控制算法,形成了一种改进的自适应PD算法,并通过Lyapunov方法证明了改进后控制系统的稳定性。根据缩小因子法确定参考模型,分析比较了正弦或随机扰动激励下的改进自适应PD与传统自适应PD算法的控制效果。仿真结果表明,改进的自适应PD控制算法具有更好的鲁棒性和稳定性。 展开更多
关键词 压电智能结构 自适应 速度负反馈 振动主动控制
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多层结构基于静态输出反馈的主动控制试验研究 被引量:2
16
作者 张微敬 欧进萍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第8期158-161,共4页
相比全状态反馈和动态输出反馈,静态输出反馈由于所用传感器少、可以有效减少时滞而具有良好的应用前景。为进一步验证静态输出反馈算法的有效性和鲁棒性,进行了1:4五层模型结构基于H∞静态输出反馈的主动控制试验研究,并与最优控制的... 相比全状态反馈和动态输出反馈,静态输出反馈由于所用传感器少、可以有效减少时滞而具有良好的应用前景。为进一步验证静态输出反馈算法的有效性和鲁棒性,进行了1:4五层模型结构基于H∞静态输出反馈的主动控制试验研究,并与最优控制的试验结果进行了比较。试验中仅用关键位置的少数传感器信号作为反馈输入,取得了较好的控制效果。此外,在结构模型参数发生变化时,静态输出反馈算法展现了比最优控制算法更好的鲁棒性。本文研究成果为结构主动控制的工程应用提供了一定的参考。 展开更多
关键词 H∞静态输出反馈 结构主动控制 振动台试验 参数不确定
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带有应变反馈的柔性机械臂开关变结构控制的实验研究 被引量:1
17
作者 张铁民 梁莉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期849-851,共3页
为实时、有效地抑制柔性机械臂的残余振动 ,提高其定位精度 ,提出了柔性机械臂的开关变结构控制 ,并进行了实验研究。将柔性机械臂的运动分成两个阶段 :第一阶段使其在控制力矩作用下做大角度刚体运动 ;第二阶段当柔性机械臂的运动临近... 为实时、有效地抑制柔性机械臂的残余振动 ,提高其定位精度 ,提出了柔性机械臂的开关变结构控制 ,并进行了实验研究。将柔性机械臂的运动分成两个阶段 :第一阶段使其在控制力矩作用下做大角度刚体运动 ;第二阶段当柔性机械臂的运动临近终止状态时 ,通过逻辑开关 ,将柔性梁应变反馈量接通 ,以产生控制力矩 ,实现残余振动抑制。与传统的 PID控制和带有应变反馈的全闭环反馈控制的比较结果显示 ,开关变结构控制能够有效。 展开更多
关键词 柔性机械臂 开关变结构控制 残余振动 反馈控制 振动控制
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一类用于结构振动控制的输出反馈控制器的特性研究 被引量:1
18
作者 顾仲权 何柏庆 《南京航空学院学报》 CSCD 1992年第4期425-432,共8页
本文探讨一类设计简捷的直接输出反馈控制器在结构振动控制方面的应用。由计及作动机构动力学特性的结构振动普遍运动方程出发,从数学上证明了当反馈控制律中的增益因子为小量和趋于无限大时闭环系统特征根的几个重要性质,并导出了计算... 本文探讨一类设计简捷的直接输出反馈控制器在结构振动控制方面的应用。由计及作动机构动力学特性的结构振动普遍运动方程出发,从数学上证明了当反馈控制律中的增益因子为小量和趋于无限大时闭环系统特征根的几个重要性质,并导出了计算这些特征根的表达式。当增益因子趋于无限大时,特征根由3个子矩阵的特征值确定,这3个子矩阵中有的只与测量加权矩阵有关,有的与测量加权矩阵和反馈矩阵完全无关,有的只与反馈矩阵有关。当增益因子为小量时,特征根可利用矩阵摄动方法方便求得。上述结果对这类控制器的设计是有指导意义的。文末通过算例证实了文中导出的结果的正确性。 展开更多
关键词 结构振动 模拟系统 输出反馈
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热机电耦合板壳的动力学分析及主动控制
19
作者 孙晓洁 姚林泉 +1 位作者 闫浩 朱忠奎 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期217-226,共10页
采用八节点实体壳单元、电势沿厚度方向二次分布的压电单元以及等参热单元,为克服梯形自锁、厚度自锁以及剪切自锁,采用ANS和杂交应力元法,基于Hellinger-Reissner广义变分原理建立了热机电耦合作用下的压电板壳动力学有限元方程。根据... 采用八节点实体壳单元、电势沿厚度方向二次分布的压电单元以及等参热单元,为克服梯形自锁、厚度自锁以及剪切自锁,采用ANS和杂交应力元法,基于Hellinger-Reissner广义变分原理建立了热机电耦合作用下的压电板壳动力学有限元方程。根据所建立的有限元方程分别对静态和动态问题进行计算,验证了模型具有相当高的有效性和精确性。同时验证了热流和电载荷联合作用对整片和分片铺设压电片结构的静动态特性的影响,在现有假设的前提下,热流作用仅影响机械场的载荷向量,而电场影响机械场的载荷和刚度向量。最后采用常增益负速度反馈控制方法对热机电耦合压电智能结构进行有效的主动振动控制。进一步引入"位移反馈"建立新的控制模式,消除了温度场效应所引起的平衡位置的偏移。 展开更多
关键词 弹性振动 压电结构 热机电耦合 负速度反馈控制 应力杂交元
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挠性空间结构的输出反馈控制
20
作者 李争学 王本利 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1583-1588,共6页
研究了挠性空间结构的鲁棒镇定问题。针对这一问题根据对象参数的对称性质以及传感器和执行机构同位布置的特点,采用LaSalle不变原理构造了一个控制器。该控制器仅利用测量到的位置输出反馈,不依赖于对象的任何其他结构参数及模态阶数,... 研究了挠性空间结构的鲁棒镇定问题。针对这一问题根据对象参数的对称性质以及传感器和执行机构同位布置的特点,采用LaSalle不变原理构造了一个控制器。该控制器仅利用测量到的位置输出反馈,不依赖于对象的任何其他结构参数及模态阶数,因此对结构的参数不确定性和未建模动态具有很强的鲁棒性,也具有工程实用性。同时,若在结构上布置了多处同位传感器和执行机构,提出的控制器还可以相应的分散设计。数值仿真验证了控制器的有效性。 展开更多
关键词 挠性空间结构 输出反馈 姿态控制 振动抑制 鲁棒控制
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