多通道主動隔振方法研究.pdf

1、隨著精密儀器、航天器、艦船等對振動環(huán)境要求的提高,隔振要求日趨嚴格,被動隔振已經(jīng)不能滿足高性能隔振的要求,特別在低頻段,被動隔振效果不理想,不能適應外界振動特性的變化,然而具有良好中低頻隔振能力的主動隔振方法能彌補這個缺陷。通常,主動隔振和被動隔振相結合,被動隔振抑制中、高頻,主動隔振對中、低頻實施振動控制。多通道主動控制較單通道控制具有更大的靈活性與控制能力,多通道主動控制通過將多個作動器并行工作對系統(tǒng)進行全局的振動控制,控制過程具有

2、快速平穩(wěn)、全局性強等優(yōu)點,應用前景廣泛。
　　但是,在多通道隔振方法的實際運用中,一些因素制約著它的最終控制效果,如通道串擾。本文在已有研究的基礎上,以四個作動器耦合的多通道主動隔振系統(tǒng)為研究對象,對作動器在特定頻率因交叉干擾而控制失效的問題進行分析,通過改變控制側重點改進主動控制方法,抑制通道串擾來解決串擾引發(fā)的振動失效問題。
　　第一章介紹了振動主動控制的研究背景和現(xiàn)狀,對比主、被隔振的特點交待主動控制的相對優(yōu)勢,最后從

3、多通道振動主動控制的發(fā)展現(xiàn)狀引出本文研究的內容。
　　第二章討論構建控制模型的主動控制算法。自適應濾波器是算法得以實施的基礎,通過濾波器從輸入信號中提取可用信息,進行權系數(shù)的更新得到控制指令;逼近維納解,實現(xiàn)自適應控制;對比幾種典型的LMS算法,選擇符合隔振要求的算法。
　　第三章研究了主動隔振模型的構建方法,并分別基于Markov遞推模型和頻響函數(shù)模型總結了兩種主動控制方法,仿真結果均驗證了主動控制方法的有效性。在歸一化

4、LMS、在線頻率估計、跟蹤濾波的基礎上建立單通道控制模型,并以三自由度的振動模型為對象進行仿真,驗證主動隔振方法的有效性;分別構建了Markov遞推模型和頻響函數(shù)模型,以四個作動器耦合的多通道控制模型為仿真對象,驗證了多通道主動隔振方法的有效性。最后討論了影響主動控制效果的因素,如算法自身缺陷、作動器的時滯性、通道飽和及交叉串擾等。
　　第四章討論了主動隔振的通道串擾造成控制失效機理,并從數(shù)學角度分析了常規(guī)分散控制算法的弊端,即存

5、在正反饋串擾時作動器輸出過大的主動力削弱了其它作動器的控制作用;改進方法將抑制重點從本地干擾抑制轉為兼顧本地干擾與交叉干擾,并提出改進的控制算法公式。基于兩個作動器耦合的多通道模型驗證了改進方法在抑制串擾正反饋方面的有效性。
　　第五章以四個作動器耦合的主動隔振懸浮系統(tǒng)為仿真對象,重點探討了不同的多通道主動隔振方法對控制效果的影響和改進方法對通道串擾的抑制。通過仿真驗證了常規(guī)分散控制方法的有效性;在存在正反饋串擾的頻段,仿真得出振

6、動惡化時各作動器的控制狀態(tài);振動惡化的頻率處,實施改進的交叉控制方法,驗證了改進方法能極大抑制作動器間交叉串擾,達到全局控制目標。
　　第六章進一步用實驗驗證改進方法對通道串擾的良好效果,證明改進方法具有實用價值。實驗對象為四個作動器的主動隔振系統(tǒng),加速度傳感器、信號放大器和數(shù)據(jù)采集模塊將響應數(shù)據(jù)傳遞到控制器;輸出信號經(jīng)過采集模塊、功率放大器驅動電磁作動器,產生算法預設的主動力來控制振動系統(tǒng)的振動響應。整個實驗過程盡可能的考慮到了