柔性铰接板振动测量及迭代学习主动控制
发布时间：2021-09-07 04:37
大型柔性板状结构广泛应用于航空航天领域,这种结构特性极易引起低频振动,针对这一问题以柔性铰接板为研究对象,探究了柔性铰接板在受外部激励作用下弯曲模态的振动特性.为此搭建了一套用于测控柔性铰接板振动特性的实验平台,采用了立体视觉和压电陶瓷传感器分别检测柔性铰接板的振动信息,以此信息作反馈,采用了变遗忘因子的迭代学习控制方法对柔性铰接板的振动进行主动控制,同时以PD控制的实验效果作为对比.实验结果表明,不论是大幅值的快速衰减还是小幅值的残余振动抑制,迭代学习控制效果都优于PD控制.
【文章来源】：空间控制技术与应用. 2020,46(05)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
实验系统及柔性铰接板示意图
其中，分别为状态向量、输出向量、输入向量，n,m,r表示维数，A,B,C为相应维数的矩阵且CB是非奇异矩阵．图2所示为典型的迭代学习控制原理图，其中xk,yk,uk分别为系统第k次运行时系统的状态量、输出量和输入量，yd(t)是系统的期望输出，输出误差ek(t)=yd(t)-yk(t)．此外，图2中的学习律是对控制量uk而言的，一般地，迭代学习的控制量都可用递推的形式来表示
如图3所示为本实验的实体装置图．本实验将重点研究柔性铰接板的一阶弯曲模态，为有效抑制振动，选用型号为GTS-400-PV-PCI的固高运动控制卡输出控制信号，经压电放大器后输出到压电驱动器．压电传感器检测的信号经放大、A/D转换、采样等操作后，换算得到实际可检测的最小应变单位为0.1 mm，压电陶瓷传感器检测的振动电压型号，折算到柔性铰接板末端振动的实际横向位移范围为(-10 mm,10 mm);相机图像传感器的分辨率为1920 Pixel×1200 Pixel，视觉方式检测的信号经图像处理、立体匹配等处理后，换算得到实际可检测的位移变化量单位为0.1mm，视觉方式检测的柔性铰接板末端振动实际横向位移范围在(-10 mm,10 mm)，且相机所采集的信号仅作参考对比．所设计控制器输出的电压值范围在(-5 V,5 V)，经电压放大器(芯片型号PA240CX)放大52倍后至(-260 V,260 V).软件方面，在VS编程环境里使用C++语言编写控制算法及界面．考虑到视觉检测处理时间的需要，实验时，采样周期设定为50 Hz．进行柔性铰接板一阶弯曲模态的自由振动测试，并分别采用PD控制和迭代学习控制算法进行主动控制并探究其控制效果．
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类非线性系统在任意初值下的开环D型迭代学习控制[J]. 孙瑜,李志安. 系统仿真学报. 2008(24)
[2]压电双晶片执行器驱动位移模型研究[J]. 李东明,孙宝元,董维杰,张化岚. 中国机械工程. 2003(17)
[3]电液位置伺服系统的迭代学习控制[J]. 曹树平,熊昌仑,邹占江,易孟林. 机械科学与技术. 1998(03)
[4]航天柔性结构振动控制的若干新进展[J]. 黄文虎,王心清,张景绘,郑钢铁. 力学进展. 1997(01)
本文编号：3388858
【文章来源】：空间控制技术与应用. 2020,46(05)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
实验系统及柔性铰接板示意图
其中，分别为状态向量、输出向量、输入向量，n,m,r表示维数，A,B,C为相应维数的矩阵且CB是非奇异矩阵．图2所示为典型的迭代学习控制原理图，其中xk,yk,uk分别为系统第k次运行时系统的状态量、输出量和输入量，yd(t)是系统的期望输出，输出误差ek(t)=yd(t)-yk(t)．此外，图2中的学习律是对控制量uk而言的，一般地，迭代学习的控制量都可用递推的形式来表示
如图3所示为本实验的实体装置图．本实验将重点研究柔性铰接板的一阶弯曲模态，为有效抑制振动，选用型号为GTS-400-PV-PCI的固高运动控制卡输出控制信号，经压电放大器后输出到压电驱动器．压电传感器检测的信号经放大、A/D转换、采样等操作后，换算得到实际可检测的最小应变单位为0.1 mm，压电陶瓷传感器检测的振动电压型号，折算到柔性铰接板末端振动的实际横向位移范围为(-10 mm,10 mm);相机图像传感器的分辨率为1920 Pixel×1200 Pixel，视觉方式检测的信号经图像处理、立体匹配等处理后，换算得到实际可检测的位移变化量单位为0.1mm，视觉方式检测的柔性铰接板末端振动实际横向位移范围在(-10 mm,10 mm)，且相机所采集的信号仅作参考对比．所设计控制器输出的电压值范围在(-5 V,5 V)，经电压放大器(芯片型号PA240CX)放大52倍后至(-260 V,260 V).软件方面，在VS编程环境里使用C++语言编写控制算法及界面．考虑到视觉检测处理时间的需要，实验时，采样周期设定为50 Hz．进行柔性铰接板一阶弯曲模态的自由振动测试，并分别采用PD控制和迭代学习控制算法进行主动控制并探究其控制效果．
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类非线性系统在任意初值下的开环D型迭代学习控制[J]. 孙瑜,李志安. 系统仿真学报. 2008(24)
[2]压电双晶片执行器驱动位移模型研究[J]. 李东明,孙宝元,董维杰,张化岚. 中国机械工程. 2003(17)
[3]电液位置伺服系统的迭代学习控制[J]. 曹树平,熊昌仑,邹占江,易孟林. 机械科学与技术. 1998(03)
[4]航天柔性结构振动控制的若干新进展[J]. 黄文虎,王心清,张景绘,郑钢铁. 力学进展. 1997(01)
本文编号：3388858
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