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用于智能结构振动主动控制的改进自适应PD算法

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机械科学与技术 2016年第5期35卷 686-689页

作者：马天兵杜菲钱星光张建君安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

针对压电智能结构,引入对参考模型具有良好跟踪效果的自适应PD算法来抑制其振动。鉴于传统自适应PD控制算法在外界快速扰动下缺乏稳定性,尤其在随机扰动情况下该问题尤为突出,因此,在传统自适应PD的基础上耦合速度负反馈控制算法,形成... 详细信息

针对压电智能结构,引入对参考模型具有良好跟踪效果的自适应PD算法来抑制其振动。鉴于传统自适应PD控制算法在外界快速扰动下缺乏稳定性,尤其在随机扰动情况下该问题尤为突出,因此,在传统自适应PD的基础上耦合速度负反馈控制算法,形成了一种改进的自适应PD算法,并通过Lyapunov方法证明了改进后控制系统的稳定性。根据缩小因子法确定参考模型,分析比较了正弦或随机扰动激励下的改进自适应PD与传统自适应PD算法的控制效果。仿真结果表明,改进的自适应PD控制算法具有更好的鲁棒性和稳定性。

关键词：压电智能结构自适应速度负反馈振动主动控制

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改进型变阻尼控制算法在随动系统中的应用

现代雷达 2014年第10期36卷 70-73,87页

作者：陈桂万其南京工程学院自动化学院南京211167

采用速度负反馈是使随动系统稳定和改善其动态品质的常用措施之一。在预知系统输入时,容易通过改变速度反馈系数进行变阻尼控制,达到加快系统输出响应速度和减小输出响应超调量的目的。但是,这种变阻尼控制器难以适用输入是未知的随动... 详细信息

采用速度负反馈是使随动系统稳定和改善其动态品质的常用措施之一。在预知系统输入时,容易通过改变速度反馈系数进行变阻尼控制,达到加快系统输出响应速度和减小输出响应超调量的目的。但是,这种变阻尼控制器难以适用输入是未知的随动系统中。文中提出了一种变阻尼控制器设计方法,将系统偏差作为变阻尼控制器的扰动输入,以适应未知的系统输入,改善变阻尼控制器的适应能力。对随动系统的两种典型输入的仿真验证表明:该变阻尼控制器对阶跃信号输入的系统动态性能明显改善,且无超调现象;同时,大大提高了正弦信号输入时的跟随性能。

关键词：随动系统速度负反馈变阻尼控制

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基于模糊PI控制的全数字送丝系统研究

电焊机 2010年第7期40卷 33-37页

作者：黄鹏飞张涛古金茂殷树言北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

熔化极气体保护焊是重要的焊接方法之一,其送丝系统的稳定性和可靠性直接影响气体保护焊的焊接质量,提高送丝系统性能的主要途径是通过改进送丝机的硬件性能和控制方法。采用TMS320F2808作为控制核心,用MOSFET实现送丝电机的功率驱动,... 详细信息

熔化极气体保护焊是重要的焊接方法之一,其送丝系统的稳定性和可靠性直接影响气体保护焊的焊接质量,提高送丝系统性能的主要途径是通过改进送丝机的硬件性能和控制方法。采用TMS320F2808作为控制核心,用MOSFET实现送丝电机的功率驱动,采用转速负反馈方式对送丝电机进行闭环控制,采用模糊PI调节控制技术实现数字化送丝控制系统。模糊PI控制的直流送丝电机调速具有很快的响应速度,更好的稳态精度,静态和动态性能优良。基于模糊PI控制的全数字化送丝系统,硬件电路简单,简化了调试难度,配合软件基本实现了送丝系统的全数字化。

关键词： DSP 送丝系统速度负反馈模糊PI调节

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数字化MIG焊机的送丝系统

电焊机 2009年第2期39卷 67-69页

作者：刘俊梅杨帅闫思博刘嘉殷树言北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

焊接电流和电弧电压是保证焊接质量的重要因素,而焊接电流的大小又取决于送丝速度,所以送丝速度的稳定性是十分重要的。近年来,数字化焊接发展很快,除了焊接电流的数字控制外,还要求送丝机的数字化,形成数字化控制系统,具有良好的控制... 详细信息

焊接电流和电弧电压是保证焊接质量的重要因素,而焊接电流的大小又取决于送丝速度,所以送丝速度的稳定性是十分重要的。近年来,数字化焊接发展很快,除了焊接电流的数字控制外,还要求送丝机的数字化,形成数字化控制系统,具有良好的控制效果。随着数字化脉冲MIG焊研究的深入,送丝速度对焊接工艺的影响得到了越来越多的关注。设计了基于速度负反馈的送丝调速系统,实验证明该系统的性能较一般系统有明显提高,在送丝阻力变化、电网波动或电机性能存在一定差异的情况下,该系统均可以稳定输出,为进一步提高脉冲MIG焊接工艺质量打下了基础。

关键词：脉冲MIG焊速度负反馈送丝系统

基于PPF-DVFB算法的压电柔性机械臂振动主动控制研究

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组合机床与自动化加工技术 2015年第1期 91-92,96页

作者：马天兵熊能杜菲安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

柔性机械臂的振动已经严重影响其定位精度和工作效率,为此,以单关节柔性机械臂为研究对象,基于LabVIEW平台和压电技术运用PPF-DVFB的算法来进行柔性机械臂的振动控制。首先介绍了PPF-DVFB算法原理,然后详细地论述了实验过程。实验结果表... 详细信息

柔性机械臂的振动已经严重影响其定位精度和工作效率,为此,以单关节柔性机械臂为研究对象,基于LabVIEW平台和压电技术运用PPF-DVFB的算法来进行柔性机械臂的振动控制。首先介绍了PPF-DVFB算法原理,然后详细地论述了实验过程。实验结果表明,PPF-DVFB算法能有效的控制柔性机械臂的前两阶模态振动,控制效果接近14dB,相对于PPF方法,改善近4.5dB。

关键词：柔性机械臂振动控制正位移反馈速度负反馈压电

惯性作动器物理参数对振动主动控制性能的影响

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惯性作动器物理参数对振动主动控制性能的影响

作者：谢冉南昌航空大学

学位级别：硕士

航空航天领域中,各类飞行器的结构振动问题普遍存在。而惯性作动器作为一种结构简单、重量轻、驱动力大的新型作动器非常适合用于航空航天领域中的振动主动控制系统。为了探究惯性作动器如何保持良好的稳定裕度且能够输出较为理想的控制... 详细信息

航空航天领域中,各类飞行器的结构振动问题普遍存在。而惯性作动器作为一种结构简单、重量轻、驱动力大的新型作动器非常适合用于航空航天领域中的振动主动控制系统。为了探究惯性作动器如何保持良好的稳定裕度且能够输出较为理想的控制力,本文首先使用砝码作为附加质量,研究其对惯性作动器振动主动控制效果的影响。随后提出了一种带有虚拟质量的新型惯性作动器。这种虚拟质量基于一个安装在惯性作动器质量块上的加速度反馈回路,可以在不改变惯性作动器物理结构的条件下降低其固有频率。本文的研究工作主要包括以下内容:首先建立了惯性作动器的物理模型,通过理论和实验分析了惯性作动器的动态特性。随后将其应用于单自由度速度负反馈振动主动控制系统中,分析了惯性作动器质量、刚度以及阻尼三个参数对其控制效果的影响。之后又将惯性作动器应用于固支板速度负反馈振动主动控制系统中,建立了系统的物理模型,分析了单通道和多通道控制系统中惯性作动器质量以及阻尼对其控制效果的影响。发现减小惯性作动器的质量、增大惯性作动器的刚度和阻尼均可以提高惯性作动器的控制效果。然后以砝码作为附加质量进行了固支梁和固支板振动主动控制实验。实验结果表明,当惯性作动器的固有频率下降到54Hz(即附加质量为100g)时,对于固支梁,在10-800Hz扫频信号激励下前四阶模态最大振幅下降分别可达48.8%、85.2%、68.3%、43.2%,在100Hz单频信号激励下最大振幅下降可达60.5%,在冲击信号激励下最大振幅下降可达62.0%、且振动恢复时间减少84.2%;对于固支板,在300Hz单频信号激励下的单通道最大振幅下降可达64.9%。最后提出了一种带有虚拟质量的新型惯性作动器,并通过理论和实验分析了这种新型惯性作动器的动态特性,发现其固有频率可从80Hz下降到40Hz。然后将其应用于固支板单通道速度负反馈振动主动控制系统中,实验结果表明,300Hz单频信号激励下,当虚拟质量增大到1/2最大虚拟质量时,最大振幅下降可达67.9%。

关键词：固有频率惯性作动器振动主动控制速度负反馈虚拟质量

基于XC164CS单片机MIG焊机控制系统的研究

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基于XC164CS单片机MIG焊机控制系统的研究

作者：刘俊梅北京工业大学

学位级别：硕士

当前,新材料的应用,薄板焊接的增多,为满足更高焊接质量要求而产生的新工艺等都对焊接设备提出了更高的要求。从全数字控制的角度对脉冲焊进行研究以提高逆变焊机控制性能,进而进一步提高焊接工艺性能是焊接领域中的重要任务之一。弧长... 详细信息

当前,新材料的应用,薄板焊接的增多,为满足更高焊接质量要求而产生的新工艺等都对焊接设备提出了更高的要求。从全数字控制的角度对脉冲焊进行研究以提高逆变焊机控制性能,进而进一步提高焊接工艺性能是焊接领域中的重要任务之一。弧长控制是焊接过程稳定的核心问题。对薄板铝焊而言,脉冲电流波形的精确控制,弧长的及时调整及有效控制;防止自动焊回烧、短路等现象的发生,是获得稳定的焊接过程的关键。本文提出一种新的电弧控制思路,在脉冲电流后期,即熔滴过渡前的瞬间采样电弧电压,然后提供一个表明弧长的信号,采用一定的弧长控制算法使在弧长发生变化的当前脉冲周期就得到有效的控制,如果弧长变短,脉冲频率增加,期间脉冲宽度保持不变,只减小基值电流宽度。实现了全电流范围内对弧长的快速稳定调节,取得了良好的工艺效果。焊接电流和电弧电压是保证焊接质量的重要因素,而焊接电流的大小又取决于送丝速度,所以送丝速度的稳定性是十分重要的,近年来,数字化焊接发展很快,除了焊接电流的数字控制外,还要求送丝机的数字化,以便获得数字化控制系统和良好的控制效果。随着数字化脉冲MIG焊研究的深入,送丝速度对焊接工艺的影响得到了越来越多的关注。本文设计了基于速度负反馈的送丝调速系统,实验证明该系统的性能较一般系统有了明显的提高,在送丝阻力变化、电网波动或电机性能存在一定差异的情况下,该系统均可以稳定输出,为进一步提高脉冲MIG焊接工艺质量打下了基础。实验证明,本文以英飞凌公司的XC164CS单片机为控制核心,设计开发的一套脉冲MIG焊过程控制系统,不仅实现了焊接参数调节显示、焊接顺序控制、焊接过程中等速送丝配合恒流特性的电源控制等,而且良好的弧长控制作用防止了飞溅的发生,获得了稳定的焊接过程,无回烧、顶丝现象发生(目前铝自动焊中常发生的现象)。

关键词：单片机脉冲MIG焊弧长控制算法速度负反馈

基于压电片的水中结构声辐射主动控制模拟研究

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基于压电片的水中结构声辐射主动控制模拟研究

作者：王龙冠大连理工大学

学位级别：硕士

智能结构应用在结构振动声辐射控制领域内，是当前的研究热点问题，在大空间结构适应复杂环境的运行中己得到应用，而水下结构声辐射的主动控制研究，具有重要的理论意义和应用前景。基于数值模拟对舰船结构进行振动噪声的设计控制，能... 详细信息

智能结构应用在结构振动声辐射控制领域内，是当前的研究热点问题，在大空间结构适应复杂环境的运行中己得到应用，而水下结构声辐射的主动控制研究，具有重要的理论意义和应用前景。基于数值模拟对舰船结构进行振动噪声的设计控制，能使舰船结构具有良好的动态特性，满足舰船低振动、低噪声的设计要求，而对水下结构振动声辐射主动控制的深入研究，应能够很好的解决舰船结构的振动噪声问题。压电材料作为一种新型的智能材料，以其良好的机电耦合特性，在结构振动声辐射的主动控制领域得到了广泛应用。本文首先介绍了压电材料的基本特性，给出了压电材料的本构方程，以及压电材料在结构振动声辐射主动控制中的应用。其次将无界静止流域中结构表面声压的积分方程，采用边界元方法进行离散，并与结构有限元相耦合，得到了流体—结构耦合自由振动方程。然后根据Hamilton原理，基于Mindlin板弯曲理论，建立了含压电片结构的二维有限元分析模型，同时也给出了压电片作为传感器的传感方程和作为作动器的作动方程，另外，根据压电材料的机电耦合特性，推导出了压电作动器的驱动电压到梁位移响应的频响函数，得出了压电片的最佳布置位置在梁的最大应变处。再将有限元方程同基于Rayleigh积分的边界元方程相结合，采用速度负反馈控制方法，建立了水下含压电片结构的声辐射主动控制模型。最后，通过数值模拟，对压电片位置进行改变，讨论了在空气中和水中对结构声辐射的控制效果影响，得出空气中压电片应布置在结构应变最大处，在水中的布置位置与空气中并不相对应，讨论了控制增益和作动电压的关系，改变控制增益可以改变控制效果，但应在一定范围内选取，使得作动电压不得超过压电片的最大可承受电压。另外，针对同一板模型，通过分别使用压电片和压电层对结构声辐射的控制效果对比，得出使用压电片的控制效果要好于使用压电层，并且在结构表面布置压电片对结构固有频率的影响要远远小于压电层对结构固有频率的影响，因此，压电片的实际应用价值更高。

关键词：压电片主动控制声辐射速度负反馈流固耦合

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一种新型CO_2弧焊送丝调速系统

电焊机 2004年第3期34卷 20-22页

作者：尹懿洪波屈岳波袁灿黄俊湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105

介绍了一种新型CO2弧焊送丝调速系统。该系统采用PWM脉宽调速,通过光电测速进行速度反馈调节,结构简单,控制精度高,动态响应快,值得推广。

关键词：送丝系统 PWM 速度负反馈