多通道主動(dòng)隔振方法研究.pdf

1、隨著精密儀器、航天器、艦船等對(duì)振動(dòng)環(huán)境要求的提高,隔振要求日趨嚴(yán)格,被動(dòng)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(dòng)隔振效果不理想,不能適應(yīng)外界振動(dòng)特性的變化,然而具有良好中低頻隔振能力的主動(dòng)隔振方法能彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。通常,主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振相結(jié)合,被動(dòng)隔振抑制中、高頻,主動(dòng)隔振對(duì)中、低頻實(shí)施振動(dòng)控制。多通道主動(dòng)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(dòng)控制通過將多個(gè)作動(dòng)器并行工作對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全局的振動(dòng)控制,控制過程具有

2、快速平穩(wěn)、全局性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣泛。
　　但是,在多通道隔振方法的實(shí)際運(yùn)用中,一些因素制約著它的最終控制效果,如通道串?dāng)_。本文在已有研究的基礎(chǔ)上,以四個(gè)作動(dòng)器耦合的多通道主動(dòng)隔振系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)作動(dòng)器在特定頻率因交叉干擾而控制失效的問題進(jìn)行分析,通過改變控制側(cè)重點(diǎn)改進(jìn)主動(dòng)控制方法,抑制通道串?dāng)_來解決串?dāng)_引發(fā)的振動(dòng)失效問題。
　　第一章介紹了振動(dòng)主動(dòng)控制的研究背景和現(xiàn)狀,對(duì)比主、被隔振的特點(diǎn)交待主動(dòng)控制的相對(duì)優(yōu)勢(shì),最后從

3、多通道振動(dòng)主動(dòng)控制的發(fā)展現(xiàn)狀引出本文研究的內(nèi)容。
　　第二章討論構(gòu)建控制模型的主動(dòng)控制算法。自適應(yīng)濾波器是算法得以實(shí)施的基礎(chǔ),通過濾波器從輸入信號(hào)中提取可用信息,進(jìn)行權(quán)系數(shù)的更新得到控制指令;逼近維納解,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制;對(duì)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(dòng)隔振模型的構(gòu)建方法,并分別基于Markov遞推模型和頻響函數(shù)模型總結(jié)了兩種主動(dòng)控制方法,仿真結(jié)果均驗(yàn)證了主動(dòng)控制方法的有效性。在歸一化

4、LMS、在線頻率估計(jì)、跟蹤濾波的基礎(chǔ)上建立單通道控制模型,并以三自由度的振動(dòng)模型為對(duì)象進(jìn)行仿真,驗(yàn)證主動(dòng)隔振方法的有效性;分別構(gòu)建了Markov遞推模型和頻響函數(shù)模型,以四個(gè)作動(dòng)器耦合的多通道控制模型為仿真對(duì)象,驗(yàn)證了多通道主動(dòng)隔振方法的有效性。最后討論了影響主動(dòng)控制效果的因素,如算法自身缺陷、作動(dòng)器的時(shí)滯性、通道飽和及交叉串?dāng)_等。
　　第四章討論了主動(dòng)隔振的通道串?dāng)_造成控制失效機(jī)理,并從數(shù)學(xué)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?dāng)_時(shí)作動(dòng)器輸出過大的主動(dòng)力削弱了其它作動(dòng)器的控制作用;改進(jìn)方法將抑制重點(diǎn)從本地干擾抑制轉(zhuǎn)為兼顧本地干擾與交叉干擾,并提出改進(jìn)的控制算法公式?；趦蓚€(gè)作動(dòng)器耦合的多通道模型驗(yàn)證了改進(jìn)方法在抑制串?dāng)_正反饋方面的有效性。
　　第五章以四個(gè)作動(dòng)器耦合的主動(dòng)隔振懸浮系統(tǒng)為仿真對(duì)象,重點(diǎn)探討了不同的多通道主動(dòng)隔振方法對(duì)控制效果的影響和改進(jìn)方法對(duì)通道串?dāng)_的抑制。通過仿真驗(yàn)證了常規(guī)分散控制方法的有效性;在存在正反饋串?dāng)_的頻段,仿真得出振

6、動(dòng)惡化時(shí)各作動(dòng)器的控制狀態(tài);振動(dòng)惡化的頻率處,實(shí)施改進(jìn)的交叉控制方法,驗(yàn)證了改進(jìn)方法能極大抑制作動(dòng)器間交叉串?dāng)_,達(dá)到全局控制目標(biāo)。
　　第六章進(jìn)一步用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)方法對(duì)通道串?dāng)_的良好效果,證明改進(jìn)方法具有實(shí)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)對(duì)象為四個(gè)作動(dòng)器的主動(dòng)隔振系統(tǒng),加速度傳感器、信號(hào)放大器和數(shù)據(jù)采集模塊將響應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞到控制器;輸出信號(hào)經(jīng)過采集模塊、功率放大器驅(qū)動(dòng)電磁作動(dòng)器,產(chǎn)生算法預(yù)設(shè)的主動(dòng)力來控制振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程盡可能的考慮到了