振动控制课题是一个由来已久的问题,传统的振动控制方法是基于粘弹材料或动力式的减振,消振,隔振。这种被称之为被动振动控制的方法已经较为成熟,且在一般的工程实践中发挥着稳定的控制作用[3]。近20年来,随着经济,军事和科学研究上的需要,以刚体假设为前提的被动振动控制方法出现了较大的局限性,因为结构的弹性或柔性对振动所产生的影响已经不能忽略。为解决这一困境,就需要探索新的理论开发新的方法,主动振动应运而生。 84192

所谓主动振动控制就是通过对所控对象主动施加控制力来改善系统动态输出响应的一种方法。它是以振动理论,结构动力学,现代控制理论和计算机科学为基础,涉及到材料科学,传感器、作动器技术等的交叉学科,是对传统的被动振动控制技术的继承、完善和发展,而又有别于被动振动控制技术[4]。其中比较典型的控制方法有:独立模态空间控制法、极点配置法、PID控制法和鲁棒控制法。

Meirovitch等人提出的独立模态空间控制方法[5]在分布参数系统的振动控制领域应用最为 广泛。它的基本思想是利用模态坐标变换把整个结构的振动控制转化为对各阶主模态控制,目的在于直接改变结构的特定振型和刚度。这种方法直观简便,物理概念清楚,独立模态空间中各模态是相互解耦的,原来n自由度的动力学方程变为n个独立的单自由度方程,因此可以独立控制每个模态,从而某一模态的响应不会影响到其他模态的响应。实际扩展方面陈仁文,陶宝祺等人对传感器、作动器数目等于所控模态数的主动控制作了研究[6];Charles 等人用了两种方法解决了传感器、作动器数目少于所控模态数的主动控制[7]。论文网

极点配置法是指通过比例环节的反馈把定常线性系统的极点移到预定位置的一种综合原理。它通过反馈控制改变系统的特征值与特征向量,配置极点到所需位置,从而改变系统的动态、静态品质。陈光宋等人借由此方法探讨了Timoshenko 梁在低阶系统条件下的响应控制[8];F。 Resta, F。 Ripamonti等人验证了该方法在液压装置驱动的多体柔性臂架模型上的控制运用[9]。

PID控制中的三个字母分别表示:比例(proportion)、积分(integral)、导数(derivative),由经典PID原理构成的控制器是一种线性控制器,它根据给定值与实际输出值构成控制偏差,将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制。赵辉、宋占胜等人对柔性机械臂的振动控制进行了全面分析,并建立起了相关实验系统,使用了PID的控制措施,指出PID的相关控制对于闭环反馈相互结合的有效性,在根本上说明了闭环应变反馈比PID控制更有效[10]。

所谓鲁棒控制就是通过适当的选择控制器的结构和控制律,使得受控系统的性能对自身模型的不确定性及外部于扰不敏感。目前,目前运用较多的由滑变结构控制和和控制。陈学前、汪小华等人针对柔性结构的大挠度、非线性、模态频率低且密集、阻尼小的特点,提出一种基于控制的鲁棒控制法来研究其主动控制[11]。

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