本文選題：振動主動控制　切入點：正弦擾動　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：被動減振可以有效降低目標(biāo)對象的高頻段振動水平,但是其低頻段減振效果不佳。主動控制彌補(bǔ)了被動減振的缺點,其對低頻段的擾動有很好的抑制能力。從擾動抑制的角度來講,主動減振控制問題也屬于擾動抑制的范疇,利用擾動抑制理論設(shè)計振動主動控制控制律應(yīng)行之有效�，F(xiàn)有的很多反饋控制方法都是采用狀態(tài)的估計值,這無疑增加了閉環(huán)系統(tǒng)的階次。振動系統(tǒng)中常采用加速度響應(yīng)來評價振動水平,因為加速度信號可直接測量。而加速度信號是系統(tǒng)狀態(tài)的微分,可直接用于反饋而無需設(shè)計觀測器。振動系統(tǒng)受到的常見擾動可以抽象為正弦信號或者多個正弦信號的疊加,這些擾動如果不加以抑制將影響振動系統(tǒng)性能,甚至對系統(tǒng)造成破壞。 針對振動系統(tǒng)的上述兩個特點,本文主要研究正弦擾動的估計與補(bǔ)償方法和振動系統(tǒng)的狀態(tài)微分反饋方法,并在磁懸浮隔振系統(tǒng)這一典型的振動系統(tǒng)中仿真驗證了上述方法的有效性。 首先給出了一類可化為冪級數(shù)形式的擾動的非線性觀測器設(shè)計算法,通過選擇非線性加權(quán)函數(shù),提高了擾動觀測的速度和精度。利用擾動的觀測值,設(shè)計了帶有擾動補(bǔ)償項的狀態(tài)微分反饋控制器,并在磁懸浮隔振系統(tǒng)仿真實驗平臺上驗證了所提觀測器和控制器的有效性和優(yōu)越性。 對于擾動頻率和幅值未知的正弦擾動,經(jīng)過合理假設(shè),利用可以直接測量的系統(tǒng)加速度信號,首先得到了基于狀態(tài)微分的自適應(yīng)漸近擾動觀測器,進(jìn)一步給出了帶有擾動補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)微分反饋控制器的設(shè)計算法,并在磁懸浮隔振系統(tǒng)仿真實驗平臺上驗證了所提觀測器和控制器的有效性。 現(xiàn)有的狀態(tài)微分反饋控制策略,都是連續(xù)系統(tǒng)情況。所謂離散系統(tǒng)或者離散化系統(tǒng),大多針對連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計狀態(tài)微分反饋控制律后再離散化,而利用加速度離散信號直接實現(xiàn)反饋控制還未見報道。本文給出了離散框架下振動系統(tǒng)的狀態(tài)差分反饋極點配置算法,彌補(bǔ)了離散系統(tǒng)或離散化系統(tǒng)的狀態(tài)微分反饋的理論空缺。給出了能控標(biāo)準(zhǔn)型系統(tǒng)的狀態(tài)差分反饋極點配置的算法,再通過線性變換,給出了一般線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)差分反饋極點配置算法,并在磁懸浮隔振系統(tǒng)仿真實驗平臺上驗證了所提算法的有效性。
[Abstract]:Passive vibration reduction can effectively reduce the vibration level of the target in high frequency band, but the effect of passive vibration reduction in low frequency band is not good. Active control makes up for the shortcomings of passive vibration reduction. From the point of view of disturbance suppression, the problem of active vibration control also belongs to the category of disturbance suppression. It should be effective to design active vibration control law by using disturbance suppression theory. Many existing feedback control methods are based on state estimation. This undoubtedly increases the order of the closed-loop system, in which the acceleration response is often used to evaluate the vibration level because the acceleration signal can be measured directly, and the acceleration signal is a differential of the state of the system. Can be used directly for feedback without designing an observer. Common disturbances to vibration systems can be abstracted as a combination of sinusoidal signals or multiple sinusoidal signals, which, if not suppressed, will affect the performance of the vibration system. Even damage to the system. In view of the above two characteristics of vibration system, this paper mainly studies the estimation and compensation method of sinusoidal disturbance and the state differential feedback method of vibration system. The effectiveness of the above method is verified by simulation in the typical vibration system of maglev vibration isolation system. In this paper, a class of nonlinear observer design algorithm is presented, which can be transformed into a power series form. By selecting a nonlinear weighting function, the speed and accuracy of the disturbance observation are improved. The state differential feedback controller with disturbance compensation term is designed, and the effectiveness and superiority of the proposed observer and controller are verified on the simulation platform of the maglev vibration isolation system. For sinusoidal disturbances with unknown disturbance frequency and amplitude, an adaptive asymptotic perturbation observer based on state differential is first obtained by using the system acceleration signal which can be measured directly. Furthermore, the design algorithm of the state differential feedback controller with disturbance compensation is presented, and the effectiveness of the proposed observer and controller is verified on the simulation platform of the maglev vibration isolation system. The current state differential feedback control strategies are all continuous systems. Most of the discrete systems or discrete systems are discretized after designing the state differential feedback control law for continuous systems. However, the direct realization of feedback control by discrete acceleration signals has not been reported. In this paper, a state differential feedback pole assignment algorithm for vibration system under discrete frame is presented. The theory of state differential feedback for discrete systems or discrete systems is made up. An algorithm of state differential feedback pole assignment for controllable standard systems is presented, and then linear transformation is used. A state differential feedback pole assignment algorithm for general linear discrete systems is presented, and the effectiveness of the proposed algorithm is verified on the simulation platform of maglev vibration isolation system.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB535

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本文編號：1664836