振動控制中作動器遲滯非線性補償方法研究.pdf

1、作動器是控制器和被控對象之間聯系的紐帶，它們將控制器的指令轉變?yōu)榭墒┘釉诒豢叵到y上的控制力/力矩，實現控制。壓電作動器有著突出的優(yōu)點，常應用于結構振動的主動控制之中，然而，由于壓電材料本身的特性，壓電作動器對外加電場的響應通常表現為多值映射的遲滯特性。這種遲滯非線性會產生與輸入信號相關的諧波失真，一方面會造成系統振蕩甚至失穩(wěn)，另一方面會產生諧波，限制系統性能。從控制角度看，遲滯非線性系統的多值映射、記憶性以及非光滑性使得常用的經典控制理

2、論和現代控制理論都難以對其實施有效控制。針對壓電作動器遲滯非線性的問題，在已有研究的基礎上，論文致力于研究對引入遲滯非線性逆補償的系統進行振動主動控制。主要內容包括：
　　第一章：結合研究背景和意義，概述了國內外對遲滯模型以及振動主動控制技術的研究，并給出了論文的研究內容。
　　第二章：根據Preisach模型分析壓電作動器遲滯非線性對系統穩(wěn)定性的影響，并在此基礎上，考慮速度、加速度和力反饋中的延時環(huán)節(jié)，分析遲滯對穩(wěn)定裕度的

3、影響，為考慮遲滯非線性的振動控制提供基本認識。
　　第三章：在深入研究經典Preisach遲滯建模原理基礎上，通過分析模型曲線動點運行規(guī)律，運用仿射映射（幾何變換或連續(xù)變換）方法，建立一個遲滯模型，并從理論上證明該模型形成的輸入與輸出空間之間的一一對應關系，并稱為基本模型（EHM）?；谠揈HM，運用神經網絡的逼近能力，建立能夠適應此類輸入信號的遲滯模型，稱為神經網絡混合遲滯模型（HNNM）。為了驗證所建HNNM的有效性，根據經典

4、Preisach遲滯建模原理，建立基于Backlash模型的幾類仿真遲滯模型（BHSM）。而且，EHM能夠與一類BHSM完美匹配。仿真結果證明了所提方法是簡單而有效的。
　　第四章：根據第三章的建模，將遲滯非線性逆模型引入到控制系統，以頻率在線估計和跟蹤濾波為基礎，對系統振動進行自適應控制。頻率在線估計算法構建于子空間辨識原理，通過響應信號自相關序列的遞推運算進行在線估計；跟蹤濾波器根據頻率估計結果實時調整其中心頻率，實時跟蹤各頻

5、率信號分量。數值仿真結果表明，遲滯非線性逆模型與自適應方法結合具有很好的振動控制效果。
　　第五章：通過實驗裝置驗證了遲滯非線性逆補償對控制的影響。實驗裝置包括內置壓電作動器的彈性桿、振動傳感器、信號放大器以及數據采集系統等?？刂扑惴ㄓ蒐abview程序實現，其輸出信號經采集卡、功率放大器后推動作動器，產生抵消的振動波。實驗結果證明了引入遲滯非線性逆補償的振動響應明顯好于未考慮遲滯非線性特性的振動響應，由壓電作動器遲滯非線性造成的