复振型的物理意义——以两自由度陀螺系统为例

在传统振动力学教学中,复振型主要用于振动方程解耦的数学操作,对其物理意义阐述不清楚。本文从简单的旋转框架下两自由度线性系统入手,阐述了模态振动中复振型表征各振子位移与速度组合的比例关系,而非实振型所表征的位移比例关系。本文明确了复振型振动的非同时性及伴随性,引导振动力学的初学者深刻理解复振型的直观物理意义。

基于QFT的燃油发动机2DOF PID控制器设计

燃油发动机是一种有着较大参数变化的不确定系统。本文基于QFT理论整定PID参数,设计出用于燃油发动机的二自由度PID控制器,可以有效的抑制参数变化对系统的影响,使系统获得良好的性能指标、干扰抑制能力和鲁棒性。仿真结果表明该控制方案具有优良的控制品质,有极高的的工程应用价值。

低雷诺数下二自由度圆柱涡激振动时的流动和传热

采用数值方法研究了低雷诺数下流体扰流圆柱发生涡激振动时流体的流动、圆柱的振动及流体与圆柱之间的传热特性。采用有限体积法求解Navier-Stokes方程获得流场,同时采用四阶龙格-库塔算法求解圆柱的运动特性,分析了不同雷诺数和折合速度Ur对二自由度圆柱涡激振动及其传热的影响。结果表明:在不同折合速度下圆柱振动会呈现“8”形运动轨迹,涡脱落模式为“2S”;圆柱涡激振动时传热强弱受自身涡脱落频率和振动幅度的影响;对于二自由度涡激振动圆柱,当Ur=4时圆柱涡脱落频率最接近圆柱的固有频率,圆柱振动剧烈,振动幅度大,同时传热最强,且二自由度涡激振动圆柱的时间平均努塞尔数明显大于一自由度圆柱。

车用IPMSM二自由度MTPA控制研究

为提高车用内置式永磁同步电机驱动系统的速度响应能力和抗干扰性,提出在最大转矩比电流控制下,采用基于误差判断的反馈补偿型二自由度最大转矩比电流控制策略。通过对电机的数学模型进行分析,结合空间矢量脉宽调制技术,实现最大转矩比电流控制;构建传统PI控制系统和二自由度(two degree of freedom,2DOF)最大转矩比电流(maximum torque per ampere,MTPA)控制系统进行对比仿真分析。通过MATLAB/Simulink平台系统仿真分析,使用基于误差判断的反馈补偿型2DOF调节可使转速响应超调量控制在0.5%以内,响应时间缩短70%~80%。验证了所提控制策略的可行性和有效性。

交流伺服系统的二自由度内模控制

基于内模控制理论 ,针对交流伺服系统提出了一种二自由度PID控制方法。所设计的二自由度PID控制器 ,仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关。理论分析和仿真实验结果表明 ,该控制器可以使系统同时具有良好的位置跟随性能、抗干扰性能和鲁棒性。

扫描探针显微镜的控制技术综述

扫描探针显微镜(SPM)具有高精度成像、纳米操纵等功能,是纳米科技、生命科学、材料科学和微电子等科学研究的重要工具.随着科学技术的发展,科学家和工程师们对科研工具SPM的性能也提出越来越高的要求.SPM控制技术作为提高SPM性能的关键技术之一,已经得到广泛的关注和研究.本文首先介绍SPM系统以及两种常用的SPM,讨论SPM扫描器(即压电驱动器)的特性及其数学模型;然后详细总结了SPM水平方向和竖直方向的控制技术,并且对扫描探针显微镜多输入多输出(SPM MIMO)控制技术进行了探讨;最后总结了SPM控制技术研究现状及其所面临的问题.

基于ICL7135的电子水平仪

介绍新型实用专利——电子水平仪。主要介绍了水平仪前端的机械放大机构和高分辨率A/D转换芯片的配合使用方法,通过改变初始安装位置可以获得对称检测区间;通过理论计算得到了不同倾斜角度与检测角度之间的放大关系。基于A/D芯片工作原理,设计芯片的一种简化接法以节约资源,通过微处理系统获得转换结果.利用液晶可以同时显示倾斜角和方位角,借助串口通信,实现远程测量,整个研究为提高仪器分辨率、实现测量准确性提供理论基础。

时滞系统的二自由度控制

针对时滞系统 ,提出了一种二自由度控制方法 .这种方法将 Smith预估控制和内模控制有机结合 ,把系统的目标值跟踪特性和干扰抑制特性分离 ,可以使系统同时获得良好的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性 .理论分析和仿真结果表明这种方法的有效性 .

数控转台直接驱动回转送进系统的鲁棒2自由度H_∞控制

为使直接驱动回转送进系统具有良好的抗扰性能及速度指令跟踪性能,采用基于模型匹配鲁棒2自由度控制结构,设计一个H∞速度控制器。H∞速度控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强鲁棒性,同时采用鲁棒2自由度结构,并考虑模型匹配问题,是为了提高系统对速度信号的渐近跟踪性能及响应速度,可以解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾。仿真结果及分析表明,所提出的鲁棒2自由度H∞速度控制器可以保证高精度直接驱动转台回转送进系统的鲁棒性和精确速度跟踪。

机械振动引起基础振动的控制设计方法

为研究机械振动对基础产生的影响,以机械和下部基础简化的两自由度体系为模型,应用动力学理论得出了基础在自由度方向的振动位移幅值表达式。通过假定基础与机械的刚度比及质量比,建立了基础振动的动力放大系数与相关参数的函数关系式。运用推导的动力放大系数的一般表达式,并以容许的最大动力放大系数为控制参数建立求解不等式。最终得出了如何运用上述结论来解决实际工程的三类问题:第一类是已知机械的各参数,需要设计其基础的问题;第二类是已知基础的各参数,需要设计机械的问题;第三类是已知机械、基础的各参数,需要评判机械振动是否对其基础产生过大影响的问题。

摆动车身车辆越障过程模型及所需最小驱动力矩

为了研究具有摆动式车身车辆的越障性能,根据其结构特点建立了单侧车轮越障和两前轮同时越障过程的普遍动力学模型,通过简化给出了2DOF铰接车在越障极限位置时的动力学模型。根据该模型能够计算出满足附着条件下各个驱动车轮的可行输出转矩。经进一步分析求出了越障所需的最小驱动力矩。并利用ADAMS对2DOF铰接车越障过程进行仿真,证明了所提方法的可靠性。

二自由度控制方法研究

二自由度控制作为一种新型的控制方法,已经在很多工业控制领域中得到了应用。文章阐述了二自由度控制的基本原理及其典型结构,分析总结了近年来二自由度控制方法的研究成果和最新进展,指出了二自由度控制与内模控制,鲁棒控制,智能控制等先进控制方法结合的优缺点,针对二自由度控制方法的发展前景和可能继续深入研究的发展方向提出自己的看法。

空间用二自由度球形行波型超声波电机

介绍了一种超声振动驱动的二自由度行波型超声波球电机的结构和机理,给出了其研制过程中若干关键问题的解决方案,阐述了实现其运动位姿控制采用的结构及控制方式,最后探讨了此类电机在空间机构的若干应用及所需解决的一些问题。研制样机的球转子直径为45mm,定子直径为30mm,实现的堵转力矩为120mNm,空转转速12r/min,且各方向运转平稳,输出性能比较一致。该电机可用于各类空间机构。

PSO算法及在二自由度PID调节器优化设计中的应用

微粒群算法是一种群体智能算法,它是通过模拟以鸟类、昆虫等微粒的自然界的群体行为,构造的一种随机寻优的进化算法。基于灵敏度函数,采用PSO算法对二自由度PID参数进行自适应调整,提出了一种新二自由度PID调节器的设计方法,可以有效抑制参数变化对系统的影响,使系统同时获得良好的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性,以工业过程中常见的对象模型进行了仿真实验,仿真结果和改进的遗传算法进行比较,表明了这一方法的有效性,证明了PSO算法的有效性。

超高层电梯的H_∞鲁棒控制

针对超高层超高速电梯,讨论了电梯垂直运动以及鲁棒二自由度控制方法.其目的是要在期望的控制性能下实现轨迹跟踪控制和再平层控制,并对系统的参数不确定性具有鲁棒性.在描述电梯垂直运动基础上提出了一种鲁棒二自由度控制,可以有效抑制参数变化对系统的影响,使系统同时获得良好的速度跟踪特性、干扰抑制、鲁棒性和精度高再平层性能.将速度控制器设计归结为标准的H∞控制问题;用线性矩阵不等式法得到输出反馈次优H∞控制器;最后通过求解凸优化问题得到H∞最后控制器,以保证系统的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.

基于改进模拟退火算法的二自由度PID控制器设计

通过分析传统二自由度PID控制器参数整定过程中存在的不足,结合模拟退火算法的特点,提出了一种改进的模拟退火算法,并将其成功地应用于二自由度PID控制器的参数优化设计。仿真结果表明,所设计的二自由度PID控制器同时具有良好的目标值跟踪特性和干扰抑制特性。在隧道式炉二自由度PID控制系统设计中获得了良好的控制效果,从而说明了该方法的有效性。

鲁棒二自由度PID控制

针对工业过程控制对象,将内模控制与二自由度PID控制有机结合,提出一种鲁棒二自由度PID控制方法,可以有效抑制参数变化对系统的影响,使系统同时获得良好的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性。理论分析和仿真结果表明了这一方法的有效性。

基于二自由度PID的直驱永磁同步风力发电控制系统设计

以永磁同步发电机(PMSG)为研究对象,在分析永磁同步发电机数学模型的基础上,结合矢量控制技术,提出了一种二自由度PID转速控制方法,并在MATLAB/Simu-link环境下构建系统的仿真模型。仿真结果表明,二自由度PID控制方法与传统PID控制相比,具有目标值快速跟踪和抗干扰性能高的优点,提高了系统的动态性能。

光伏并网逆变器自抗扰二自由度内模控制策略

针对逆变器内环采用传统的一自由度内模控制无法兼顾系统跟随性和抗干扰的局限性,同时由于系统在同步旋转坐标系下不能实现彻底解耦、控制器设计依赖系统参数过强的问题,提出一种新型双闭环控制策略。其中,内环采用基于合成矢量的二自由度内模控制,既解决了系统因输入电感值不能实现彻底解耦的问题,又能保证并网电流同时具有较强的跟随性和抗干扰性;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对并网逆变器的综合控制。仿真结果表明,所提控制策略比基于自抗扰的传统内模控制具有更好的动态、静态性能和抗干扰能力,以及更低的并网电流谐波含量。

基于二自由度内模控制的电动变桨距伺服控制系统设计

针对风机变桨距系统对位置跟随性能和抗扰性要求高的特点,本文对永磁同步电机电动变桨距伺服系统的二自由度内模控制进行了研究。在分析电动变桨距系统控制原理的基础上,设计了一个二自由度内模控制器,实现电动变桨距伺服控制系统的位置跟踪和抗扰性的双优控制,并有效抑制了转矩脉动。仿真结果表明,所设计的控制器较传统的PID控制具有更好的控制效果。