压电柔性臂的ARMAX模型辨识降阶及最优极点移动控制

研究了压电柔性臂的系统模型辨识和振动主动抑制问题。基于自回归滑动平均模型(ARMAX,Auto-Regressive Moving Average Exogenous)确立了系统辨识模型,且其辨识精度高达97.9%,并采用平衡降阶法对高阶的辨识模型进行降阶,得到低阶模型,通过多频激励实验证实了降阶模型与实际结构具有较高的吻合度。针对柔性臂的振动控制,提出了一种基于线性二次型(Linear Quadratic,LQ)最优极点移动控制法,从求逆的角度,通过移动系统极点来确定LQ的最优状态加权矩阵Q,该方法简单有效地解决了状态加权矩阵Q和输入加权矩阵R的选择问题,具有明显的物理工程意义。试验结果证实了ARMAX模型对于压电柔性臂系统模型辨识的适用性及平衡降阶方法对模型降阶的可行性,并验证了线性二次型最优极点移动策略对柔性臂振动控制的有效性。

压电柔性机械臂的实验辨识及最优极点配置抑振控制

研究了压电柔性臂系统的实验辨识和基于极点配置法的振动主动控制问题。针对粘贴应变传感器和压电致动器的压电柔性臂系统,提出了零点重新分布的理论传递函数模型。通过扫频实验采用频域辨识方法确立了从压电致动器控制电压输入到应变桥路电压输出的实验传递函数模型,辨识模型与实际结构响应吻合程度达94.8%。并通过多频激励实验证实了辨识模型与实际结构具有较高的一致性。利用辨识得到的传递函数模型建立了系统状态方程表达式,提出了一种移动距离最短、满足系统闭环阻尼要求的闭环极点位置确立方法。不同闭环极点下的数值仿真和实验结果均证明了采用的最优极点配置方法的有效性。实验结果表明,柔性臂在特定激励和外界干扰激励下产生的弹性振动均得到了有效抑制。所提出的模型辨识方法和极点配置策略是可行的。

结构主动控制最优极点配置算法研究

针对结构主动控制极点配置理论所得控制力矩阵的不唯一性,提出一种基于结构主动控制极点配置的优化算法。该算法与经典LQR最优主动控制主要区别表现在用于结构主动控制时不受加权矩阵Q和R的影响,具有明显的物理或工程意义。首先,对比了结构主动控制系统各数学模型之间的相互关系,依据传递函数矩阵的唯一性,在复平面内进行最优零极点配置;其次,构造基于期望零极点的目标传递函数矩阵,并对传递函数矩阵进行目标最小实现,从而实现结构主动控制的最优极点配置;最后采用算例说明本文算法的有效性和实用性。

基于最优极点配置的光伏并网逆变器控制

提出了一种带伺服补偿器的逆变器增广系统的最优极点配置和重复控制结合的单相光伏并网控制技术。分析了基于LCL型滤波器单相光伏并网逆变器的数学模型,详细介绍了带伺服补偿器的逆变器的增广系统状态反馈控制的原理和设计方法,并引入了最优极点配置法,利用非主导极点提供的自由度来提高系统的动态抗扰能力。简单介绍了并网逆变器的重复控制技术,设计了基于伺服补偿器逆变器增广系统的最优极点配置状态反馈极点配置和重复控制相结合的复合控制系统。仿真结果验证了理论分析的正确性以及控制策略的可行性。

粘滞阻尼减震结构最优极点配置与随机振动分析

粘滞阻尼器可看作仅能提高结构的阻尼而不增加结构刚度,使状态反馈增益矩阵中相应于位移分量的刚度矩阵系数为零,针对LQR算法对此无法实现的事实,在文献[1]的基础上提出一种基于粘滞阻尼减震结构的最优极点配置算法。首先,建立了大、小震作用下粘滞阻尼结构的数学模型,确立了统一的状态空间表达形式,在考虑外界扰动的情形下采用传递函数理论分析了零极点配置对系统性能的影响;其次,详细介绍了基于粘滞阻尼减震结构的零极点配置算法;最后,将随机振动的虚拟激励法与给定极点配置算法结合对给定工程算例进行了随机响应进行了分析,结果表明本文算法与分析的有效性与正确性。

基于最优极点配置复合控制的弹性连杆机构主动控制研究

采用最优极点配置复合控制策略对高速弹性连杆机构的振动主动控制进行了研究。基于机构弹性动力学分析 ( KED)建立了受控系统状态方程 ,讨论了系统最优极点的选取方法。对一个具有弹性连杆和摇杆的四杆机构进行数值仿真的结果表明 ,最优极点配置复合控制对弹性连杆机构振动响应具有明显的抑制效果。

基于最优极点配置的混合轴承-转子系统振动控制

针对电液伺服控制的主动混合滑动轴承,研究了基于最优极点配置的转子振动控制方法和策略。根据扰动压力法求解非线性Reynolds方程及流量平衡方程得到轴承和伺服控制系统线性化的动态特性系数,用以建立系统线性状态空间模型;给出了极点配置和最优控制相结合的状态空间反馈控制策略,以克服多输入系统常规极点配置方法状态反馈不唯一的缺陷。计算结果表明,由于转子不平衡或同步激励引起的转子振动得到了有效抑制,在外部突发激励作用下,转子也具有优越的动态响应特性,验证了控制方法的有效性。

离散系统最优极点配置问题的研究

提出了一种以极点移动为基础的离散系统最优极，支配置的新方法，得到了加权矩阵和最优闭环系统在频域内的关系；讨论了指定闭环极点的选择问题，并举例说明了该方法的有效性和简便性。这种方法的主要优点是保证了加权矩阵的正定性以及不需要求解复杂的矩阵代数Ｒｉｃｅａｔｉ方程也可确定满足指定闭环极点配置要求的状态反馈增益矩阵。

关于二次型最优极点配置的几个问题

本文分析了闭环极点与二次型性能指标中的加权矩阵Ｑ之间的关系。讨论了指定闭环极点选择问题，所得结论有助于进一步深入研究最优极，是配置问题。

多输入线性定常系统的最优极点配置

本文通过对ＬＱ逆问题的研究，提出了一种对多输入线性定常系统普遍适用的最优极点配置方法。对于具有不同能控性指数集的多输入系统，按照指定的闭环极点，可以推导出其ＬＱ逆问题解的充分条件，有利于促进该问题的最终解决。

稳健的数字IIR滤波器设计

利用级联型模拟椭圆滤波器设计方法、双线性模拟—数字滤波器变换方法和数字滤波器频带变换方法,设计了一种简便、稳健的级联型数字IIR滤波器。通过设定合理的频带变换参数,保证了该滤波器的稳定性;通过采用经验最优零、极点组织零、极点配对方法,可使该滤波器内部幅度限最小。最后给出了一个级联型数字椭圆带阻滤波器的设计实例。

最小一乘估计的几个性质

定义了最优极点和稳定极点2个概念,在非退化模型下讨论了它们与最小一乘估计间的等价关系,得出了稳定极点就是最优极点的结论,有利于找到求解最小一乘估计更简单的算法.