电磁主动浮筏隔振平台反馈控制系统设计文献综述
2020-04-15 20:26:07
1.1研究目的及意义:
随着现代工业的发展和人类生活的进步,高精尖的机器设备对自身的振动控制提出了更加苛刻的要求,更重要的是军事科技的进步,则强烈要求振动噪声研究的大发展。对于一个典型浮筏主动隔振系统而言,其主要是由浮筏、隔振器、动力设备、作动器、机构支撑载体以及由此适配的各种线路等构成。浮筏系统多激励(频率成分复杂波动)、非线性以及强耦合性更导致其系统的建模和控制出现困难。传统的控制策略对被控对象的线性化模型依赖性较高,对于浮筏系统的非线性和强耦合性的特性,传统的方法会受到极大的限制。所以电磁浮筏隔振反馈控制系统的研究可以探究解决的方法。
1.2浮筏隔振系统及反馈控制国内外研究现状
浮筏隔振系统的研究状况作为控制舰艇机械噪声的有效方法,浮筏主动隔振技术在国外已经研究了几十年,并已被用于军舰隐形技术。英国谢菲尔德大学等将电磁作动器和弹簧元件组成的智能弹簧用于浮筏隔振,可克服被动支撑装置无法处于理想的连续状态,难以精确确定刚度的缺陷,以提高舰船整体隔振能;芬兰阿尔托大学等提出了一种针对装在筏架上的柴油机频率波动扰动的主动隔振方法,采用频率跟踪自适应非线性算法来控制这个由强耦合和高背景噪声的MIMO 系统,仿真和实验表明,该方法可有效抵抗测量噪声和额外的输出干扰,收敛速度快,振动抑制效果好。
浮筏主动隔振系统在国外已取得较大的应用成果,而国内研究起步较晚,只局限在理论研究和实验室实验阶段上。2015年,浙江工业大学建立了隔振系统的半主动空子动力学模型,运用开关算法实现半主动控制;2018年,海军工程大学在船舶之中的隔振研究较为深入,引入Fx-Newton算法等,分别对主被动混合隔振器,双层系统统进行了研究;2018年,重庆大学还发明了一种主动/半主动/减振平台的分组控制方法;2010年,武汉理工大学从磁悬浮隔振器出发,展开了磁悬浮隔振器在单层、双层、浮筏被动隔振系统中理论和实验研究;声学研究所将动力吸振器引入浮筏隔振系统,以提高浮筏隔振系统的减振效果。国内在浮筏主动隔振技术的理论研究取得了一定的基础,但是实际工程应用较少,在动力学建模以及主动控制策略的研究上任重道远。
振动主动控制算法的研究状况PID 控制系统是基于比例环节、积分环节、微分环节的闭环控制系统。常规的PID 在振动主动控制应用时,一般要求线性的数学模型或者动态特性不随时间变化的被控系统,而一般的非线性或时变系统可以简化为线性和时不变系统,用PID 控制可以取得很好的效果。PID 虽然普遍应用,但当遇到非线性、强耦合、不确定性的系统或复杂过程时,控制效果往往不尽人意。而模糊控制目前在工业控制、家电自动化等领域取得了诸多成果,在振动控制领域也获得了广泛的研究。模糊控制在隔振上的研究多数局限于数值仿真,而且并未解决模糊控制器本身的关键问题,而模糊控制在汽车悬架、土木结构、柔性智能结构等工程减振降噪领域上的研究大都引入了遗传算法,对隶属函数、模糊规则进行了优化,取得了比常规模糊控制器更好的振动抑制效果。{title}2. 研究的基本内容与方案
{title} 2.1研究内容及目的本次主要是设计磁悬浮筏反馈控制系统,本次设计主要从以下几个方面:
(1)对控制对象浮筏主动平台的描述和分析,本次研究选择磁悬浮浮筏隔振试验平台。
(2)对磁悬浮反馈控制的设计,采用PID控制的方法,算法编程
(3)基于Matlab的Simulink仿真验算。
2.2研究的目标通过检测到数据,PID反馈控制实现抑制振动,实现系统的稳定性能,进行仿真验证。