基于音圈电机的柔性杆自抗扰LQR抑振控制算法研究

作     者：朱泳廷 张泽 ZHU Yongting;ZHANG Ze

作者机构：贵州大学机械工程学院贵阳550025 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2023年第42卷第22期

页      面：283-292页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：贵州省科技计划项目(黔科合基础1126) 

主　　题：振动抑制 柔性杆 音圈电机 吸振器 自抗扰控制 线性二次型最优控制(LQR) 

摘      要：该研究将音圈电机作动的二重动力吸振器(dynamicvibration absorber,DVA)应用于柔性杆端部来实现振动抑制。为克服柔性杆本身容易受扰和DVA抑振带宽不足的问题,采用两个小型音圈电机构成主动式二重DVA,针对该DVA设计主动振动控制方法。首先,基于柔性杆的动力学等效建立了状态空间模型,在分析音圈电机的驱动特性后,采用线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,LQR)反馈控制器最小化扰动通道的传递函数增益,结合非线性跟踪微分器同时滤波和提取微分信号;在此基础上,引入时变增益的扩张状态观测器对模型不确定性、高阶模态以及未知扰动进行补偿。对抑振效果进行仿真分析,结果表明基于音圈电机的二重DVA与自抗扰LQR控制器相结合,抑制柔性杆端残余振动,兼有强鲁棒性和抗扰能力。