基于自适应滤波的压电智能挠性悬臂板振动控制研究

针对航天器上悬臂外伸的薄板挠性结构附件，如太阳帆板与天线等，在存在建模参数不确定及外部扰动条件下所引起的振动问题，采用压电智陶瓷片作为敏感器执行器根据优化配置准则粘贴布置在挠性悬臂板上，组成压电智能挠性悬臂板控制及测量系统，进行了主动振动控制研究。基于分布式压电敏感器和驱动器的悬臂板包括弯曲和扭转柱动模态的压电控制方程，在控制算法上采用基于自适应滤波的前馈控制策略，即滤波-xLMS算法，并进行了抑制扰动及振动控制计算机数字仿真研究，结果表明，采用的控制律对于振动快速控制是可行的。     

某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究

研究了航天器与空间站对接过程的建模与控制问题。建立包括质心运动、刚体姿态运动和挠性结构弹性振动的对接系统的全面运动数学模型，分析了对接控制中需要注意的几个问题和具体的控制方案，最后通过计算机仿真说明了该控制方案的有效性。     

挠性航天器大角度机动的振动抑制控制

建立了带变速控制力矩陀螺群的挠性航天器的动力学模型,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题.针对挠性航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的振动抑制方法,设计了仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律.基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态振动的衰减.基于Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性.     

挠性结构振动控制中压电致动器/敏感器的优化配置

针对挠性结构的主动振动控制问题,给出了粘贴有若干压电片的挠性梁的数学模型。基于结构模态的可控可观性,提出一种压电致动器/敏感器同位位置的优化方法。该方法利用模态在可控可观性子空间上的正交投影来反映可控可观性的测度,并根据各阶模态在系统输出中的相对重要程度加权模态可控可观测性测度,由此得到致动器/敏感器的优化配置指标。通过数学仿证明了该优化方法的有效性。     

挠性航天器旋转机动的输入成形变结构控制

研究了挠性航天器单轴旋转机动的输入成形变结构控制方法。该方法首先根据带扰动估计的滑模控制(SMCPE)方法,导出了针对刚体模型设计的、对系统模型不确定性以及非线性扰动具有较强鲁棒性的SM-CPE控制律,并在分析等效系统的基础上,提出了基于输入成形的变结构控制方案。该方案通过指令的输入成形,使得航天器能按照指定的性能机动,同时对机动过程中的弹性振动和残余振动具有较快的抑制作用。指令的输入成形是通过不断地改变滑动模超平面实现的,本文给出了一种改变该超平面的分段取固定值的算法。同时给出了设计该控制律的数字仿真实例,并作了比较,仿真结果验证了该设计的有效性。     

基于最优切换的挠性卫星的姿态控制

在切换系统最优控制的框架下,讨论了挠性卫星的姿态控制问题。首先,根据挠性卫星姿态调整的运动模型,同时考虑两种执行机构的控制作用,将卫星的姿态控制问题转化为一种切换控制问题,并在能量最小性能指标下讨论其最优控制问题。其次,基于粒子群优化算法和Powell算法给出了求解最优切换时间问题的完整优化算法。最后,以3阶挠性卫星系统为例,给出了具体仿真算例,验证了所提算法的有效性。     

基于频域辨识模型的柔性板鲁棒振动主动控制

大型空间柔性结构是无穷维的分布式参数系统，理论上具有无穷多个振动模态。以柔性板为例，通过频域辨识的方法，得到了其振动系统的降阶模型，然后利用鲁棒H∞控制方法设计了反馈控制器。仿真实验结果表明，该方法能够有效地抑制柔性板的振动并且提高闭环系统的鲁棒性。     

高速电梯水平振动主动控制策略研究

为了降低高速电梯的水平振动，建立了4自由度的电梯轿厢水平振动主动控制的动力学模型，给出了微分方程，建立了状态空间模型；在所建模型的基础上，分别设计了最优控制策略和最优预瞄控制策略，进行了仿真验证。仿真结果表明，最优预瞄控制可以显著地降低电梯的水平振动，性能优于最优控制。最优预瞄控制是一种有效、实用的减振策略。     

编队飞行挠性航天器的输出反馈姿态协同控制

研究了在姿态调节和时变参考姿态跟踪情况下,且挠性模态变量和角速度不可测量时的编队飞行挠性航天器的姿态协同控制问题。针对姿态调节问题,在挠性模态不可测量的情况下,将文献中已有的用于刚体航天器编队飞行的比例〖CD*2〗微分协同控制器,推广到了挠性航天器编队的情形。然后,针对姿态跟踪问题,通过构造关于挠性模态的期望动态系统,并利用无源滤波器,提出了一种仅利用姿态测量信息的无速度反馈协同控制器。仿真结果表明了所提出控制方案的有效性。     

非线性挠性结构的神经网络变结构控制

针对非线性挠性结构的模态截断 ,模型不精确与不确定性 ,以及非线性特性 ,采用了神经网络与变结构相结合的控制方法 ,针对线性化部分设计变结构控制器 ,把模型不确定性以及非线性部分作为干扰 ,用神经网络辨识切换函数的实际值与理想值之差 ,该差值反映了模型与实际系统的差别。该方法对摄动具有很强的鲁棒性 ,大大减小了系统在切换面上的抖动。针对挠性结构的模态不可测性 ,以及传感器的失误概率随其数量的增大而迅速增大的特性 ,采用了神经网络观测器观测系统状态。     

基于H∞鲁棒控制的挠性卫星姿态控制

针对存在未建模动态、模型参数不确定性和外力矩扰动的挠性卫星，通过选择合适的加权函数将挠性卫星姿态控制问题转化为H∞混合灵敏度问题。采用H∞优化方法设计了鲁棒控制器。最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究，结果表明采用鲁棒控制器的姿控系统较传统的PID控制的姿控系统具有更好的鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

结构振动系统的分散化应变控制

针对一类航天器结构振动控制问题,提出了为适应空间地传感器、控制器特殊要求的应变控制方法。考虑到航天器所携带的计算机硬件资源有限。本文研究了大系统分散控制理论在结构振动应变控制中的应用。建立了结构振动控制分散子系统,设计了分散控制策略,并进行了计算机数值仿真。结果表明方法是有效的。     

强迫振动及实时振中控制的气浮台仿真技术

通过分析该控制系统中的力矩及干扰因素，提出一种高频振动下的气浮台仿真方法。在仿真过程中对气浮台进行电磁强迫振动而又对其实时振动中心进行反馈虑波PID控制。推导出其关键参数的测算方法并分析了相应的实验结果。这种技术可广泛应用于与一维角位移振动仿真的有关领域。     

基于ADAMS与MATLAB的挠性卫星的建模与姿态控制

在挠性卫星的控制仿真系统设计中,卫星的动力学模型多根据数学方程搭建.此处介绍一种以虚拟样机技术为基础,以ADAMS、MATLAB软件为核心平台的航天器动力学建模与控制方法.揭示了此种方法的可行性与优越性,详细介绍了此种方法的流程,并以三轴零动量反作用飞轮控制的挠性卫星为例进行了检验.     

平面3自由度并联机构弹性振动主动控制研究

以改善柔性并联机构动态性能为目的,提出了机构弹性振动主动控制的策略。利用有限元方法建立机构微分运动方程,研究机构在主动力和惯性力激励下的动力响应,量化了动平台的运动误差。针对柔性构件瞬时振动的型态提出了相应的控制策略,给出了控制器参考结构,建立了机构系统弹性振动主动控制的状态空间模型。兼顾系统对响应速度和控制能量的要求,提出衡量控制品质优劣的泛函型性能指标,实现了机构弹性振动的最优控制,较大幅度的降低了机构弹性振动的水平,提高了动平台的运动精度。控制能量变化平稳、幅值小,容易满足控制器对能量大小和响应速度的限制条件。     

建立一类挠性航天器面向控制的仿真环境

建立了一类挠性航天器大范围快速机动的动力学模型和面向控制的仿真模型。在柔性体的变形场中计及耦合效应,采用拉格朗日原理和有限元方法建立挠性航天器的一次近似动力学模型,并利用符号推演技术自动生成动力学模型和面向控制的仿真环境。理论计算和数值分析表明,柔性体变形场中的二次耦合项是导致系统产生动力刚化效应的根本原因。     

基于二次稳定算法的结构主动控制仿真分析

采用二次穗定的鲁棒镇定控制算法解决地震作用下参数不确定系境的结构振动控制同题．通过对两个安装有不同控制装置的多自由度结构的主动控制仿真分析，证实了这种控制算法不仅能有效减小结构的地震反应，同时对结构参数摄动具有很强的鲁棒性。     

摩托车半主动悬架分层预测控制及仿真

行驶平稳性和乘坐舒适性是衡量车辆悬架性能优劣的重要指标，而基于磁流变技术的半主动预测控制与其它控制方法的结合则是改善悬架性能的一种先进控制方法。为提高控制效果，提出了一种悬架振动分层建模预测控制的新思路，即将前后轮系均看作是相互独立的底层二自由度系统，推导出协调底层关系的上层关联动力学方程，结合轴距预测和LQR优化控制方法，以前轮检测到的路面激励作为后轮下一步输入的激励，然后以簧载质量质心处的垂直加速度和俯仰加速度为上层控制目标进行协调，继而得到所需的半主动控制力。通过对一个四自由度摩托车模型的仿真计算表明，该方法在线计算量少，前后轮系易于采用不同的控制策略以提高控制效果。该方法对于多轮系车辆的振动控制提供了一个崭新的思路。     

振动陀螺椭圆参数的离散滑模控制

针对比例-积分-微分(propor tio nal-integ ral-derivative,PID)控制下振动陀螺椭圆参数的控制精度和收敛快速性难以提升的问题,提出了将离散滑模控制(discrete-time sliding mode control,DSMC)引入到振动陀螺的控制系统中的方法.该方法从表征振动陀螺工...     

基于磁流变减振器的整车控制方式研究

为了分析在二自由度车辆模型设计的磁流变减振器的控制器直接构成整车控制系统的可能性，设计了整车控制系统的两前、两后和四通道三种控制方式并建立了相应的仿真模型和确定了系统参数。研究表明，在二自由度车辆模型环境下设计的磁流变减振器的控制器可直接组合成整车控制系统，其中四通道控制方式比两通道控制方式的效果好15%左右。基于磁流变减振器的整车控制系统与基于液体减振器的整车振动系统相比，系统性能可以提高20%左右。