时滞滤波器的阻尼幅频特性分析

常规频率特性无法解释时滞滤波器抑制柔性机构残留颤抖的内在本质 .提出了阻尼幅频特性的概念 ,分析表明 ,时滞滤波器具有完全滤除某一衰减正弦振荡信号的能力 ,从而避免了激发对象的振动模态 ,能够抑制甚至完全消除残留颤抖 .将时滞滤波器应用到有阻尼弹簧 -质量系统的定位控制 ,获得了满意的控制效果     

时滞滤波器的阻尼幅频特性分析

常规频率特性无法解释时滞滤波器抑制柔性机构残留颤抖的内在本质 .提出了阻尼幅频特性的概念 ,分析表明 ,时滞滤波器具有完全滤除某一衰减正弦振荡信号的能力 ,从而避免了激发对象的振动模态 ,能够抑制甚至完全消除残留颤抖 .将时滞滤波器应用到有阻尼弹簧 -质量系统的定位控制 ,获得了满意的控制效果     

一种消除残留振荡的最优随机时滞滤波器

时滞滤波器是一种消除残留振荡的有效方法.将系统性能指标最优的思想引入时滞滤波器的设计,得到了一种随机最优时滞滤波器.滤波器的时滞时间可以任意给定,简化了设计过程.通过对最优随机时滞滤波器的鲁棒性分析,在系统极点处配置多重滤波器零点,可以显著地提高系统的鲁棒性.对弹簧-质量系统的仿真结果进一步证明了这种滤波器的有效性.     

柔性系统的混合时滞滤波器设计

将系统频率或阻尼变化的分布函数引入时滞滤波器的设计中,得到一种期望残留振荡最小、能够适应参数绵最优滤波器,并与传统滤波器的鲁棒性和时滞长度进行了比较,通过插值的方法来设计混合时滞滤波器,能够很方便地得到近似最优滤波器,大大减少了计算量,将所设计的时滞滤波器应用到柔性机械臂末端残留振动的控制系统中,实验结果表明,残留振动最小的混合时滞滤波器与最优时滞滤波器的控制效果基本相同,从而得到了一种用比较简单的设计方法得到性能较好的时滞滤波器的有效途径。     

回转塔式起重机动力学模型及时滞控制研究

回转塔式起重机是包含3个刚性模态的柔性系统,3个刚体的运动使载荷产生空间摆运动,变幅和回转运动影响摆动的幅值,起升运动改变了摆动的频率和阻尼.本文提出通过控制一个柔性模态来消除载荷的摆动,另一个柔性模态由机械结构来消除的控制方案,并且设计最优时滞控制器消除载荷的残留振荡,使摆动能量最小,仿真结果证明了这一控制策略的有效性.     

一类时滞离散不确定性系统的鲁棒H∞滤波

研究了一类含有状态时滞的离散不确定性系统的鲁棒H∞滤波器设计问题，其中，系统的参数不确定性是时变和模有界的．为了设计使得滤波过程渐近稳定，且满足H∞扰动抑制水平的滤波器，给出了时滞系统满足H∞扰动抑制的鲁棒稳定性引理，利用修正的Riccati型方程推导了滤波器存在的充分条件．仿真试验表明了该设计方法的有效性和可行性．     

基于轴转矩补偿的永磁伺服系统机械谐振抑制

柔性传动装置会在交流永磁伺服系统中引发机械谐振,并降低系统的动态性能和控制精度,为此提出一种基于卡尔曼滤波器的轴转矩补偿谐振抑制方法.该方法通过卡尔曼滤波器获得柔性传动装置的轴转矩估计值,将其转化为电流信号并补偿到电流环给定,由此消除柔性传动对电机转速的影响,同时提高了系统的动态性能.最后通过仿真验证了该方法的有效性.     

输入整形器抑制残留振荡的研究

输入整形是一种用来抑制柔性结构系统残留振荡的前馈技术，本文研究了ZV和ZVD两种输入整形器，仿真结果证明其有效性。     

具有时滞网络系统的滑模控制

针对TCP(传输控制协议)网络的拥塞控制问题,采用滑模控制理论提出了一种新的主动队列管理算法.考虑到网络中同时具有状态时滞和输入时滞的线性TCP动态系统,首先利用特殊变换将原不确定时滞系统转化为无时滞系统.在新的坐标下,设计了一个最优的滑动模面,而且所选择的控制律能够有效抑制路由器中队列长度的振荡,实现准确的跟踪.仿真结果进一步证实了该控制策略的可行性.     

用于机器人末端残余振动控制的控制误差优化输入整形器

针对工业机器人关节柔性引起的末端执行器残余振动问题,提出一种基于控制误差优化输入整形器的振动控制算法。该算法结合零振动二阶微分输入整形器(ZVDD)方程和系统响应时滞时间方程,构建了关于整形器脉冲幅值参数的线性约束方程组;以整形后末端运动过程控制误差和定位误差为优化目标,建立了控制误差代价函数;利用拉格朗日乘子法解出脉冲幅值参数的表达式并进行迭代运算求得最优解;采用预测路径规划来补偿系统时滞时间。实验结果表明:所设计的控制误差优化输入整形器能将机器人J5轴末端残余振动加速度减少至整形前的11.7%,与ZVDD输入整形器相比能减少系统响应时滞时间约88%和最大过程控制误差约60.3%,与CEM输入整形器相比能减少定位误差约53.7%。该算法可以在有效抑制残余振动的基础上,减小传统输入整形器引起的系统响应时滞时间、末端运动过程控制误差和定位误差,对提高工业机器人的定位速度和精度具有一定的参考意义。     

铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.     

大型柔性航天器的高精度结构化综合控制

携带柔性结构的大型航天器具有多个弱阻尼谐振模态、这些弱阻尼模态和高空环境固有的低频扰动对航天器的稳定性和性能造成了干扰,同时复杂空间任务对航天器提出了高指向精度要求。针对1大型柔性航天器的振荡抑制和高精度控制问题,提出了多控制模块协同的结构化综合控制策略,根据系统特定的谐振模态,在控制器结构中加入内模控制器、陷波滤波器、串联PID控制器,以低阶的结构化控制器来满足系统的多重性能的要求,减小传统鲁棒综合控制因控制器阶次高带来的工程造价和实施难度。构建多重性能加权解耦输出的结构化综合性能矩阵,根据控制目标通过加权函数限制输出性能,给出满足综合性能要求的结构化控制器。仿真结果表明,相较传统的鲁棒综合控制,所设计的结构化控制器即具有较低的复杂度,并同时满足姿态稳定性和高指向精度要求,能够有效地抑制柔性附件在局部频率的振动问题。为大型柔性系统的结构化综合控制提供一定的理论方法和参考设计实例。     

车辆非线性悬架系统时滞瞬时最优控制

以车辆非线性悬架系统为研究对象,采用理论与仿真相结合的方法,研究系统时滞瞬时最优控制动力学特性.首先以立方多项式模型描述非线性特性,建立含控制回路时滞的车辆非线性悬架系统动力学方程;然后通过状态变换处理系统时滞,利用最优控制理论和龙格库塔法设计了时滞瞬时最优控制律;最后通过数值仿真分析了系统在确定性激励下和随机激励下的状态输出响应.结果表明,时滞瞬时最优控制律可以保证系统稳定,优化控制权重矩阵可以获得更好的减振性能,且为研究将时滞作为控制输入参数奠定了基础,为主动减振提供了新思路,具有重要的理论和工程应用价值.     

高压绝缘子清扫机器人的运动优化

研究了高压绝缘子带电清扫机器人的振动控制问题，提出了以升降臂的残余应变能为性能指标，应用极小值原理优化清扫臂伸缩运动的加速度，降低升降臂残余振动的方法．针对包含两点边值问题的优化问题，给出了用满足边界约束条件下，加速度离散节点的三次样条插值曲线逼近加速度曲线的数值解法，并将得到的优化轨迹的减振效果与经过优化的梯形速度曲线进行了比较．结果表明，该方法可以更有效地降低升降臂的残余振动．     

Prony算法的低频振荡主导模式识别

从Prony算法拟合阶数和数据预处理对主导振荡模式的有效识别进行了探讨.在分析归一化比值法和归一化奇异值法2个不同的拟合阶数判据的基础上,提出了应用基于数量级概念的归一化奇异值法阈值进行拟合阶数的确定.算例表明按相对变化大于3个数量级的阈值定阶能有效识别低频振荡的主导模式且计算量相对较小.应用快速且易实现的有限脉冲响应滤波方法进行高频噪声的滤波,能适用于Prony分析中的数据处理,有效识别主导振荡模式.用不同类型的样本数据对以上研究进行了仿真,仿真结果验证了其有效性.     

柔性多体系统接触碰撞动力学研究

用有限元方法对柔性系统的接触碰撞问题进行了数值仿真计算．以柔性杆与刚块纵向碰撞为例，建立了接触碰撞动力学模型，利用有限元方法建立了接触碰撞期间的动力学方程．通过对不同的参数进行大量的数值仿真，结果表明，有限元方法能够仿真在接触碰撞期间的柔性杆纵向振动的弹性波，碰撞力时间响应的数值解与解析解吻合较好．     

一类柔性耦合复杂系统的振动主动控制

建立了一类柔性基础、刚性设备的复杂系统主动隔振模型,考虑了设备、隔振器、作动器和柔性基础的耦合作用。用有效导纳来描述作动器的控制力,以传输到基础的功率流为目标函数,采用子结构导纳综合法推求主动隔振控制表达式。探讨了PID等主动控制策略,达到了控制系统若干阶模态振动的目的。     

刚体-柔性梁系统的撞击动力学分析

该文研究了刚体-柔性梁系统作大范围旋转运动时的撞击动力学问题。采用子系统法建立了考虑“动力刚化”效应的系统刚柔耦合动力学方程，并采用假设模态描述变形，将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程。基于系统的动力学方程导出撞击时系统的广义冲量-动量方程，与撞击恢复系数方程相结合求出撞击动力学响应。文中给出了算例，验证了该文方法，并对大范围旋转运动下的刚体-柔性梁系统的动力学进行了探讨。     

双馈风力发电系统的小信号模型及其分析

为了研究双馈风力发电系统的小干扰稳定性,文中建立了双馈风力发电系统的小信号模型。该模型以最大功率跟踪控制下的单机无穷大双馈风力发电系统作为研究对象。基于特征值和参与因子方法,分析系统振荡模式和衰减模式以及状态变量参与程度,并通过Simulink仿真验证了小信号模型的有效性。