控制存在延时的建筑结构地震作用下的最优控制方法

直接从时滞微分方程进行控制律设计,对控制存在延时的建筑结构在地震作用下的最优控制方法进行了研究。在控制时滞量为采样周期的整数倍和非整数倍的两种情况下,通过采用零阶保持器,将包含时滞的连续系统转化为形式上不包含时滞的标准离散线性系统,然后进行控制律的设计。所得出的控制律表达式中,除了含有当前的状态反馈外,还包含有前若干步控制项的线形组合。最后对某三自由度结构模型进行了仿真计算,结果表明,延时对控制效果有较大的影响,延时并非愈短愈好。     

控制存在时滞的线性系统主动控制的滑移模态方法

本文研究控制存在时滞的线性系统的滑模控制方法。在控制时滞量为采样周期的整数倍和非整数倍的两种情况下，通过采用零阶保持器，将包含时滞的连续系统转化为形式上不包含时滞的标准离散线性系统，然后分别进行切换函数和控制律的设计。所得出的切换面和控制律表达式中，除了含有当前的状态反馈外，还包含有前若干步控制项的线形组合。最后对某三自由度结构模型进行仿真计算，验证了所给控制方法的有效性。     

时滞线性系统振动主动控制的滑移模态方法

直接从时滞微分方程求解控制律，对时滞线性系统振动主动控制的滑移模态方法进行了研究，并给出了控制具体实现过程。推导出的切换面和控制律表达式中，除了包含有当前的状态反馈外，还包含有前若干步控制的线性组合。算例结果显示，所提控制方法能够较好地控制系统的峰值响应。且能够保证控制系统的稳定性；若按无时滞控制设计对地滞系统进行振动控制，系统响应有可能出现发散。     

不确定线性时滞系统模型参考自适应控制研究

以具有不确定参数和时滞的线性时滞系统为对象,开展时滞系统的模型参考自适应控制研究。首先利用时滞控制力项的差分方程对系统的状态变量进行增广,将时滞系统动力学方程变为形式上不含有时滞项的增广状态方程。然后根据时滞系统动力学方程和已确定的参数建立相应参考模型,并采用线性二次调节器(LQR)设计参考模型控制律,以保证闭环参考模型系统稳定。最后基于参考模型的LQR控制律,采用基于类观测器的模型参考自适应控制方法设计相应的自适应控制律。因此,针对原时滞系统动力学方程,本文所设计的时滞控制律由LQR控制律和自适应控制律两部分组成。数值仿真结果表明:本文所使用的基于LQR的自适应控制方法在系统参数和时滞不确定的情况下,能够有效地跟踪稳定的参考模型的动力学行为,从而对系统进行控制。该方法可以作为LQR控制方法的有益补充,进一步改善控制系统的动力学行为。     

线性时滞系统的离散最优控制

介绍了对线性时滞系统进行最优控制的设计，将具有时滞控制的线性系统离散后引入增广状态向量。获得不显含时滞的差分方程，根据时滞量的两种分类情况采用连续和离散形式的性能指标函数导出了最优控制律。控制律包含当前状态和此前若干步状态向量的叠加，最优控制律直接从时滞方程中得到，可保证系统的稳定性，此方法亦适用于大时滞的情况。数值算例验证了控制策略的有效性。     

考虑主动时滞的汽车悬架系统控制特性研究

以汽车悬架系统为研究对象,采用理论和试验相结合的方法对考虑主动时滞的悬架系统控制特性进行分析。首先建立含时滞悬架系统动力学模型,分析系统的控制稳定性。理论和仿真结果均表明,采用传统二次型最优控制律不能保证含时滞系统的稳定性。系统时滞量存在稳定区间,时滞超出稳定区间时系统将失稳发散;为了保证控制系统的稳定性,采用状态变换法设计了含时滞系统的主动控制律,计算表明,该控制律可以保证系统稳定性。研究还发现,时滞量的变化会使系统振动幅值产生较大改变,为此在控制系统中引入主动时滞,研究主动时滞对系统振动特性的影响,计算表明,合理的主动时滞可以降低系统振动幅值;为验证结果的正确性,搭建了悬架时滞主动控制试验平台,通过对相同工况下仿真结果与试验结果进行对比,发现两者具有较好的一致性;而由于悬架受到的路面激励具有随机性,采用含时滞系统的主动控制律对路面随机激励下的悬架系统进行控制分析,发现当主动时滞为0.04 s时,车身加速度均方根值比无主动时滞降低了39.4%,说明主动时滞对悬架控制的有效性。本文研究对时滞主动控制的理论研究具有重要的促进作用。     

存在时滞的柔性梁的振动主动控制

本文对控制存在时滞的柔性梁的振动主动控制进行研究,主动控制策略采用独立模态空间控制,模态控制律采用离散变结构控制进行设计,给出了从实际测量中提取模态坐标和将模态控制力转换成实际控制力的方法,以及离散切换面和离散变结构模态控制律的确定方法,由于模态控制律直接通过时滞微分方程而得出,因此所给控制方法易于保证控制系统的稳定性。算例结果显示,文中所述控制方法能够有效地对梁的振动进行控制;若按无时滞时的控制设计对时滞系统进行控制,系统响应有可能出现发散。     

柔性梁受迫振动时滞变结构控制的试验研究

时滞反馈控制是一种利用时滞进行系统控制的策略,目前对该控制策略的研究多是在理论上进行探讨,少有试验研究报道. 以受简谐激励的柔性悬臂梁为对象,开展时滞反馈控制的试验研究,给出了一个多时滞控制律的设计方法. 首先给出悬臂梁系统含有时滞项的控制模态状态方程; 然后对方程进行离散化和一种特殊的状态变量增广,得到形式上不含有时滞项的标准差分方程; 最后使用离散变结构控制的方法设计控制律. 试验中采用压电片作为作动器和外界激励,应变片作为传感器,分别考虑单时滞和双时滞的情况,通过试验验证了时滞反馈控制的可行性和有效性.关键词:柔性悬臂梁;变结构控制;时滞;实验      

考虑时滞的主动悬架系统控制策略对比研究全文替换

本文以二自由度四分之一汽车悬架系统为研究对象,采用不同控制策略对考虑时滞的悬架系统控制特性进行研究,并对控制效果进行对比分析．首先,采用第二类拉氏方程建立考虑时滞的二自由度悬架控制系统的动力学模型;然后分别基于状态变换法和H_∞控制理论,设计系统的时滞反馈控制律．其中状态变换法主要通过系统状态变量的转换,将系统时滞控制方程转换成不显含时滞的动力学方程,然后采用传统的二次型最优控制方法对系统进行控制．H_∞控制主要通过使用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,设计考虑时滞的H_∞控制律;最后在Matlab/Simulink平台上对控制系统进行仿真分析,并在相同时滞下对两种控制结果进行对比．研究表明,两种控制策略在考虑时滞的情况下均可保证系统的稳定性,且H_∞控制相比于状态变换法有更好的控制效果．     

机械轴承控制系统中的摩擦补偿

摩擦是机械轴承控制系统中最主要的扰动因素,也是影响系统低速跟踪性能的最主要因素。针对系统中动态摩擦力矩的影响,为了进一步提高系统的位置跟踪性能,提出一种重复自适应控制方法。该方法的控制律包含一个参数自适应律、等效PD控制律和一个重复控制律,其中,参数自适应律用来估计未知模型参数并予以补偿,而插入的重复控制器用来提高系统运行曲线的跟踪性能。系统中摩擦模型采用摩擦参数非一致性变化的LuGre动态模型。Lyapunov方法证明该补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐近跟踪。最后,通过对控制系统的仿真研究验证了所提出方法的有效性。     

Design method of multiple time-delay controller for active structural vibration control

An optimal control method for seismic-excited building structures with multiple time delays is investigated in this paper. The system state equation with multiple time delays is discretized and transformed into a standard discrete form without any explicit time delay by a particular augmenting for state variables. A time-delay controller is then designed based on this standard equation using the discrete optimal control method. Effectiveness of the proposed controller is demonstrated by numerical simulations. Simulation results indicate that a very small time delay may result in the instability of the control system if it is not compensated in the control design. Time delay may be compensated effectively by the proposed controller, in the mean time, an effective control may be obtained. The proposed controller is valid for both small and large time delays.     

Active control for a flexible beam with nonlinear hysteresis and time delay

A new active control method is presented to attenuate vibrations of a flexible beam with nonlinear hysteresis and time delay. The nonlinear and hysteretic behavior of the system is illustrated by the Bouc—Wen model. By specific transformation and augmentation of state parameters, we can convert the motion equation of the system with explicit time delay to the standard state space representation without any explicit time delay. Then the instantaneous optimal control method and Runge—Kutta method in fourth-order are applied to the controller design with time delay. Finally, in order to verify the effectivity of the time-delay controller proposed, numerical simulations are implemented. It is indicated by the simulation results that the control performance will deteriorate if neglect the time delay in process of the controller design and proposed time delay controller works well with both small and large time delay problems.     

Delayed full-state feedback control of airfoil flutter using sliding mode control method

This paper studies the delayed feedback control of flutter of a two-dimensional airfoil using a sliding mode control (SMC) method. The dynamic equation of airfoil flutter is firstly established using the Lagrange method, in which the cubic hardening spring nonlinearity of pitch stiffness is considered. Then, the state equation with time delay is transformed into a standard state equation with implicit time delay by a special integral transformation. Next a nonlinear time-delay controller is designed using the SMC method. Finally the effectiveness of the proposed controller is verified through numerical simulations. Simulation results indicate that time delay in the control system has significant influence on the control performance. Control failure may happen if time delay is not considered in control design. The time-delay controller proposed is effective in suppressing the airfoil flutter with either small or large control time delay.     

Active control of time-delay in cutting vibration

The system dynamics of turning processes can be described by a delay differential equation. How to improve the stability and suppress the vibration of cutting is of an interesting topic. In this paper, a multiple time-delay controller is developed based on discrete optimal control method for the turning vibrations control. Numerical simulations are carried out to verify the efficiency of the controller. Results indicate the designed controller can suppress the cutting vibration efficiently and improve the stability of the cutting processes. The influence of designed time-delay and sampling time on the control performance is also discussed.     

Robust adaptive intelligent sliding model control for a class of uncertain chaotic systems with unknown time-delay

In this paper, a robust adaptive intelligent sliding model control (RAISMC) scheme for a class of uncertain chaotic systems with unknown time-delay is proposed. A sliding surface dynamic is appropriately constructed to guarantee the reachability of the specified sliding surface. Within this scheme, neuro-fuzzy network (NFN) is utilized to approximate the unknown continuous function. The robust controller is an adaptive controller used to dispel the unknown uncertainty and approximation errors. The adaptive parameters of the control system are tuned on-line by the derived adaptive laws based on a Lyapunov stability analysis. Using appropriate Lyapunov–Krasovskii (L–K) functional in the Lyapunov function candidate, the uncertainty caused by unknown time delay is compensated and the global asymptotic stability of the error dynamics system in the specified switching surface is accomplished. Finally, the proposed RAISMC system is applied to control a Hopfield neural network, Cellular neural networks, Rössler system, and to achieve synchronization between the Chen system with two time delays with Rössler system without time delay. The results are representative of outperformance of the proposed method in all cases.     

主动隔振中气动压力跟踪的预测控制研究

气动伺服系统的压力跟踪是主动隔振系统中的一个重要环节。本文根据气动伺服系统的特点，建立了系统压力工作点的模型，应用基于状态空间的预测控制方法对系统压力进行了轨迹跟踪控制。首先，提出了一种控制器切换的方法来消除压力跟踪过程中的稳态误差；其次，通过对预测控制算法的改进减小了滞后对闭环系统动态性能和稳定性的影响。实验表明，本文提出的方法有效地解决了主动隔振系统中的气动压力跟踪问题。     

中心刚体-柔性梁系统的最优跟踪控制

对考虑阻尼影响的中心刚体-柔性梁系统的动力特性和主动控制进行研究. 研究 中考虑了3种动力学模型：一次近似耦合模型、一次近似简化模型和线性化模型. 一次近 似模型中同时考虑了柔性梁的轴向变形和横向变形. 若在一次近似耦合模型中忽略轴向变 形的影响,则可得出一次近似简化模型. 线性化模型是对一次近似简化模型的线性化处理. 另外研究中考虑了3种阻尼因素：结构阻尼、风阻、中心刚体轴承处的阻尼. 控制设计采 用最优跟踪控制方法. 给出了从物理测量中提取模态坐标的滤波器方法. 研究结果显 示,一次近似简化模型能够有效地对系统的动力学行为进行描述;阻尼对系统的动力学特 性有着重要影响;当系统大范围运动为低速时,模态滤波器能够较好地提取出控制律所需 的模态坐标,最优跟踪控制方法能够使得系统跟踪所期望的运动轨迹,并且柔性梁的弹性 振动可得到抑制.