加速度反馈控制抑制谐波传动系统振动的研究

在分析谐波传动系统特性的基础上，建立了谐波传动系统的基于加速度传感器反馈控制的数学模型，通过仿真分析和实验研究结果表明，加速度反馈控制能有效地抑制谐波传动系统负载端的振动。

谐波驱动并联机器人的加速度反馈抑振控制

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.

基于加速度反馈和自抗扰的加筋壁板结构复合振动控制

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。

基于加速度反馈的挠性智能结构振动主动控制

空间柔性机器人和航天器挠性附件在转动调姿时或者外部扰动带来的振动问题,尤其是在平衡点小幅值的模态频率上的振动很难控制,这将影响系统的稳定性和指向精度。为解决该问题,提出一种基于加速度传感器信号反馈的非线性控制算法,在理论上分析其稳定性和优越性。由于加速度传感器和压电驱动器或电动机的异位配置带来的相位滞后导致控制系统为非最小相位系统,在提出的加速度反馈控制算法中通过移相技术进行补偿相位滞后,并结合低通滤波器和正位反馈控制以及非线性逻辑积分阻尼器对系统的振动进行快速抑制,尤其抑制平衡点附近小幅值振动。设计并建立压电挠性智能结构试验甲台,利用加速度传感器、压电片和交流伺服电动机驱动器抑制挠性结构振动,对提出的控制方法进行试验比较研究。试验结果表明,采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,尤其能够快速抑制平衡点小幅值的振动。

基于加速度反馈的智能梁的受迫振动主动控制(英文)

针对含可用微分方程描述的外激励的受迫振动系统,考虑外激励的影响,将描述外激励的状态方程与振动系统状态方程联立,基于最小误差激励和状态导数反馈控制思想,设计一种考虑外激励的加速度反馈控制器,用于智能梁的受迫振动的主动抑制。由于此控制方法不是采用状态反馈或部分状态思想设计的位移或速度反馈控制而是加速度反馈,在采用加速度测量的测控系统中,可省去由测试加速度信号经一次或两次数值积分分别获得速度、位移信号的步骤,由此可避免数值积分引起的累积误差的影响。另外,由于此控制器设计过程考虑外激励的影响,较之未考虑外激励影响的加速度反馈控制器,在抑制智能梁的受迫振动控制中,发挥出了更好的控制品质。

基于速度-加速度时滞反馈的振动主动控制

在振动主动控制中,基于加速度测量信号,并考虑滤波器群时延引入的时滞,研究了一种时滞控制器设计方法。采用等维方法和状态导数反馈思想,提出一种速度-加速度时滞反馈控制器的设计方法。该控制器不含位移信号,可省去两次数值积分和去直流分量、趋势项这两个过程,并可避免由两次数值积分带来的累积误差。以粘帖有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为控制对象,采用该控制器控制其自由振动,并与速度-加速度反馈控制效果进行比较。仿真结果表明,当采用速度-加速度反馈直接控制时滞系统时,若时滞超出其稳定区间,该方法失效,而速度-加速度时滞反馈控制方法则具有良好的控制效果。

风洞模型加速度负反馈振动主动控制方法研究

针对尾撑式风洞模型强方向性振动问题,基于异位配置加速度负反馈控制器对风洞模型振动主动控制方法进行研究。首先,通过模态分析得到系统低阶模态振动的强方向性并基于系统特性设计了具有结构耦合性的内嵌压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制系统。然后,基于异位配置NAF控制器分别设计了针对第二阶模态和前两阶模态的单模态NAF控制算法和双模态NAF控制算法。最后,进行了实验验证,结果表明:双模态NAF控制算法控制效果较好,前两阶模态阻尼比分别提高近13倍和近40倍,镇定时间分别缩短近11s和近26s。

基于加速度传感器的丝杠传动系统建模及控制研究

提出了基于加速度传感器的丝杠传动系统建模及控制策略 ,可以通过实验测量存在结构非刚性因素时丝杠系统的模型。基于该模型可以进一步设计基于加速度传感器的控制策略 ,加速度反馈可以抑制系统的扰动力对丝杠传动系统控制精度的影响 ,实验结果表明提出的方法可以有效地提高丝杠系统的性能。

基于光电编码器的角加速度观测器设计

现代伺服控制系统中经常需要加速度信息来实现加速度反馈控制,在旋转运动形式的伺服系统中,通过基于电机模型的观测器算法估计出角速度或角加速度,其性能远远不及采用角加速度传感器直接测量的方法,而角加速度传感器又存在价格昂贵和技术指标适用范围窄的问题。论文提出了一种角加速度观测方案,利用光电编码器输出的角位移信号及观测对象的模型信息,估计出伺服系统角加速度,并通过RT-LAB实验平台进行硬件在回路仿真实验,能够实现对角位移、角速度和剧烈变化的角加速度的观测,效果良好,验证了算法的鲁棒性和精确性。论文提出的角加速度观测方案还可以应用于非电机驱动的伺服系统中,其适用范围更广,成本低,更适合工程应用。

基于NAF-FxLMS控制器的垂尾抖振主动控制

将加速度负反馈(negative acceleration feedback,NAF)控制器与最小均方自适应滤波(filtered-x least mean square,FxLMS)算法相结合,提出了一种改进的反馈式次级通道阻尼补偿方法,来提高FxLMS控制器的性能。针对垂尾模型低阶模态抖振响应的控制问题,设计NAF控制器对次级通道进行反馈式阻尼补偿,建立了多模态的NAF-FxLMS控制器,随后开展垂尾抖振响应主动控制的地面模拟实验。实验结果表明,相比于单独的FxLMS控制器或NAF控制器,NAF-FxLMS控制器对垂尾抖振响应具有更好的控制效果。

基于干扰观测器的航空成像系统的扰动抑制

针对反射式长焦斜视相机减振器组件固有频率带来的低频扰动,提出了一种基于干扰观测器的加速度反馈控制方法,实现了镜筒系统对扰动的抑制。首先,分析了扰动对相机成像质量的影响。然后,对镜筒光纤陀螺进行参数标定并构造镜筒控制系统的干扰观测器,实现对镜筒角加速度及外界扰动的估计。最后,提出带干扰观测器的加速度反馈控制策略并应用到镜筒控制系统中。实验结果表明,相比于超前-滞后校正方法,基于干扰观测器的加速度反馈控制方法能够提高系统的闭环带宽,将减振器固有频率带来的低频扰动幅值降低50%,改善相机成像质量,在实际工程中具有较高的应用价值。

磁浮列车悬浮架垂向动力学建模与仿真

建立了基于加速度反馈系统的中低速磁浮列车悬浮架垂向动力学模型。通过对悬浮架左右模块解耦分析,分别对悬浮架单侧及整个悬浮架系统进行受力分析,建立了悬浮架系统垂向动力学模型。采用经典PD控制结合加速度反馈控制的方法设计悬浮控制器。利用Simulink建立悬浮架动力学仿真程序,分析悬浮系统受到轨道接缝和外部扰动力影响下的动力学性能,以及悬浮架参数设计对悬浮系统性能的影响。

状态观测器在航空相机中的应用

为了提高航空相机在摆扫方向上的成像分辨率,提出了一种基于状态观测器的加速度反馈控制方法,并对该方法的相位特性以及鲁棒性进行分析研究。首先,对镜筒角速度的测量元件光纤陀螺进行参数标定,采用频域法建立俯角控制系统的数学模型。其次,设计镜筒角加速度状态观测器,并提出了将状态观测器和牛顿预测器相结合的方法,解决了估计算法的相位滞后问题,进一步提高了估计角加速度的响应频带。最后,通过将观测到的角加速度信息构成加速度反馈控制系统,并且应用于某型长焦距倾斜CCD相机的俯角速度控制系统中。实验结果表明:基于状态观测器的加速度反馈控制方法能够显著地提高俯角控制系统的动态响应特性以及稳态精度。当俯角控制系统受到阶跃型的外界扰动时,镜筒的角速度出现了宽度为0.2 s的脉冲型波动,且幅值仅为采用超前-滞后控制方法的1/2。本文所述的控制方法具有较强的鲁棒性,适于工程应用。

旋转柔性梁系统振动频响特性分析及振动抑制

航天器挠性附件或柔性机器人等柔性旋转梁系统的模态阻尼小,由于扰动,或者在调姿及转动时,大幅值的振动将持续很长时间,这将影响系统的稳定性和指向精度,因此,必须对振动进行主动控制。提出一种基于加速度传感器反馈的复合控制算法,快速控制系统设定点及转动过程的振动。建立挠性旋转梁试验平台,进行了基于加速度传感器和压电片传感器的试验模态激励分析、振动频响特性分析。并根据振动特性选取加速度反馈控制算法的相应参数,利用交流伺服电机驱动器抑制旋转梁设定点的振动、旋转过程的振动主动控制进行了试验研究。试验结果表明采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,验证了特性分析和提出控制方法的可行性。