基于多种群遗传算法的LQR 振动主动控制研究

根据压电智能结构的特点,针对一类由悬臂梁、传感器和压电作动器构成的压电智能梁系统的振动主动控制进行了研究。利用压电方程建立了压电智能梁系统的状态空间模型,采用线性二次最优控制(LQR)对智能梁的振动进行了主动控制。对二次性能指标中的加权矩阵的选取方式进行了深入研究,提出了一种基于多种群遗传算法的加权矩阵选取方式。仿真和实验结果表明:多种群遗传算法比简单遗传算法具有更快的收敛速度,且遗传代数少,能够有效避免陷入局部最优解。基于多种群遗传算法的LQR振动主动控制算法对压电智能梁的振动主动控制具有可行性和稳定性,相对基于简单遗传算法的LQR振动主动控制算法达到稳定的时间短且具有更好的控制效果。     

压电智能梁的状态相关LQR振动控制

为改善采用压电材料的智能梁的振动控制,提出了一个状态相关LQR（Linear Quadratic Regulator）控制方法,在离散时刻上依据状态选取主控模态,调整目标函数并更新增益矩阵,从而使主控模态具有较大的阻尼,数值计算了一悬臂梁和简支梁在不同初始条件下的响应,结果表明,该方法能够有效改善控制效果。     

采用压电材料的振动主动控制

利用压电材料作为传感器和作动器,建立了柔性四连杆机构振动主动控制实验系统;通过理论分析和实验研究建立了控制系统的模型;根据控制系统的特点,采用了内模控制策略,并在具体实施中,增加了参数辨识环节,使得控制器对于机构转速变化具有鲁棒性．将控制方案实施到柔性四连杆机构振动主动控制实验之中,取得了满意的控制效果．     

基于能量准则的梁振动控制的LQR方法

针对压电层合结构振动的LQR控制方法，为了改善结构振动控制的效果，对选用结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的算法作了初步研究，为LQR方法中的权系数矩阵(矩阵Q和R)的选取提供了一定的理论依据．运用该算法对压电层合梁的振动控制进行了分析计算，结果表明，该方法能达到有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的．     

部分施控振动系统的最优主动控制

研究部分施控振动系统的最优主动控制问题，提出满足系统平均振动能量小的状态反馈控制律，导出时间离散数字控制系统的最优控制矩阵，并以Ｓ１９５型内燃机为例，模拟了整机振动的最优数字控制过程，效果理想。     

各种支撑压电智能板的LQR振动控制

文章基于控制目标函数的LQR法,对各种支撑条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算,利用Matlab系统仿真,演示了四边固支板中点受初始位移激励时,前两阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。结果证明,该方法能有效达到控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。     

刚性拉索振动主动LQR和D-V-I Bang-Bang控制效果比较

由于某些情况下拉索的抗弯刚度对振动频率有一定的影响,文章在考虑拉索抗弯刚度的基础上,建立了刚性拉索振动主动控制模型;融合线性二次型最优控制(LQR)策略和传统的Bang-Bang单模态控制策略,提出了适用于刚性拉索振动主动多模态D-V-I Bang-Bang控制的简化模型;仿真分析表明,主动D-V-I Bang-Bang控制比LQR控制更适合应用于工程实际。     

层合板壳振动主动控制的研究现状与发展

随着复合材料的广泛应用和层合板壳理论的日趋成熟,复合材料层合板壳系统的振动主动控制得到快速发展．压电智能结构控制策略,最优线性二次型（LQR）控制算法,以及主动控制向各个领域的渗透,已成为近年来振动主动控制领域的热点问题．对该领域的热点问题加以研究,提出了若干有待进一步解决的问题．     

采用自适应模糊PID控制的多级齿轮振动主动控制

针对齿轮传动系统在动态激励的作用下产生的多谐波复杂振动,设计一种在低速轴和高速轴分别安装有压电促动器的主动控制结构;提出一种将传统PID控制和自适应算法相结合的自适应模糊PID算法,抑制能量较高的多个谐波振动.在ADAMS平台建立齿轮传动系统虚拟样机,作为被控对象子模块,并在MATLAB/Simulink平台上加载控制算法对系统进行联合仿真.仿真结果表明:在不同转速下,自适应模糊PID控制算法对谐波振动具有良好的控制效果,且优于经典PID控制.     

振动主动控制中检测器和作动器的最优配置

提出了振动主动控制系统中最大主动阻尼耗能准则，以此准则为目标函数求解检测器和作动器的最优配置问题。为了获得全局最优解，引入了模拟退火算法，并对其进行了改进。对一离散的三自由度系统和连续梁系统中检测器和作动器的最优配置进行了数值计算和实验验证，计算结果与实验结果的一致性很好，证明了所建立的准则和算法的可行性和实用性。     

智能结构振动主动控制中驱动器的最优配置

从振动主动控制系统的振动能量和控制能量的角度出发,基于遗传算法(ＧＡ)求解智能结构振动主动控制中驱动器的最优配置问题·为了获得最佳的控制效果,对常规遗传算法进行了适当的改进·最后以悬臂梁为例,讨论了压电驱动器的位置对智能结构振动主动控制效果的影响     

基于Matlab和I-Deas的振动主动控制仿真系统开发

针对目前振动主动控制中软件计算存在的不足，提出了基于Matlab和I－Deas的结构振动主动控制通用仿真系统的软件设计方案，以满足对大型、复杂结构进行振动主动控制仿真计算的要求。按照软件工程方法，开发了原型系统，并以一个计算实例对该系统的设计方案进行了说明和初步验证。     

NiTi形状记忆合金的振动主动控制研究

以高分子材料梁为基体，在梁的两侧面嵌入Ｍ相状态的ＮｉＴｉ合金丝作为驱动组元，一侧面嵌入母相状态的ＮｉＴｉ合金丝作为振动感知组元；建立起振动主动控制系统，实现了系统振动主动控制的计算机仿真，试验结果表明；ＮｉＴｉ形状记忆合金可灵敏地感知系统振动，在低频范围内，可有效抑制振动；试验结果验证了计算机仿真结果的正确性，提出通过增加组内ＮｉＴｉ丝的可控数量，可有效地提高ＮｉＴｉ合金控振频率上限，探讨了ＮｉＴ     

主动磁悬浮轴承的解耦控制

运用解耦控制策略对六自由度刚性转子主动磁悬浮轴承（ＡＭＢ）进行控制,应用基于逆系统理论的状态反馈线性化方法,设计出非线性控制器。将ＡＭＢ这一多变量、强耦合及非线性的系统,分解为６个单变量无耦合的线性子系统,并对线性子系统进行了综合。仿真表明,此控制策略实现了各自由度之间的动态解耦,系统的动态性能较传统的ＰＩＤ控制方法有明显的提高。     

基于主动建模的无人直升机增强LQR控制

为了解决无人直升机控制问题,通过把主动建模与LQR(Linear Quadratic Regulator)控制相结合,提出一种能补偿模型差的控制方法。该方法在悬停状态下,采用简化模型设计LQR控制器,并通过UKF(Un-scented-Kalman-Filter)在线估计简化模型与全状态模型的模型差,使用模型差作为补偿项对LQR控制增强。针对实际直升机动力学模型进行仿真,验证了基于UKF的估计和增强LQR控制的有效性。仿真实验结果证明,基于UKF的主动建模技术能够快速估计状态和参数变化,并且增强LQR控制能够使系统适应模型不确定性。     

圆盘振动的主动控制

应用非接触式的电磁作动器，采用模拟器件设计了一整套圆盘横向振动的主动控制系统，并对圆盘进行了振动主动控制实验．其特点是能发出大的控制力、非接触传感，其中功率放大电路具有响应从直流到交流信号很宽频率的响应范围．该系统结构简单，具有较好的控制效果．     

一种鲁棒自适应主动振动控制方法

针对一类在有界输入和输出扰动情况下满足正实条件的主动振动控制的鲁棒自适应控制问题，提出一种鲁棒自适应主动振动控制系统，相对于传统的模太控制方法而言、此方法根据可直接测量的输出量构成控制律，因而不需要进行模太估计。基于有限维状态空间模型得到的鲁棒自适应控制律不存在由于模态截断引起的溢出问题。     

基于有限条模型的板结构振动主动控制设计

针对板结构形状的规则性，提出用有限条法进行建模，将二维薄板的控制设计降为一维控制问题的设计。对模型进行模态分析，采用独立模态控制法，把原问题进一步降维，成为一系列标量微分方程的优化设计问题。从而减少了振动主动控制设计的计算量和难度，能够很容易地用线性二次最优算法求得控制反馈量。