基于惯性作动器结合PID控制器实现结构振动主动控制

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaotao_8730
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振动主动控制技术是航空航天领域重要研究课题之一,对降低振动引起的飞行噪声、提高飞行舒适度、延长飞行器疲劳寿命具有重大的经济价值和现实意义。本文从惯性作动器和PID控制器两方面对振动主动控制进行了理论和实验研究,主要研究工作包括下述内容:首先,论文介绍了振动主动控制技术的特征和概况,阐述了惯性作动器和PID控制器在振动主动控制领域的国内外研究与发展现状,提出了本文的研究方向和主要工作内容。其次,建立单自由度系统,分别讨论理想力和惯性作动器两种情况下,采用PID反馈控制,单自由度系统的振动响应。并运用MATLAB仿真系统的稳定性和控制效果,仿真结果显示:理想控制力能使系统达到理想的控制效果;当惯性作动器作为控制力的输出时,因惯性作动器动态特性的存在,系统的稳定性受到破坏,出现控制溢出现象,控制效果受到限制。并且,在选取合适的控制增益时,PID控制相比P、PI和PD等控制的控制效果是最好的。梁结构作为结构中的基本组成单元,被大量应用在航空航天、基础建筑设施、工程机械等领域。在单自由度系统振动主动控制的研究基础上,从实际工程应用出发,建立悬臂梁振动主动控制系统。对悬臂梁进行模态分析,建立其状态空间方程。取悬臂梁前五阶固有频率,运用MATLAB仿真其在P、I、D、PI、PD和PID等控制情况下的稳定性和控制效果,仿真结果表明,惯性作动器能有效的抑制悬臂梁的振动,且PID控制效果最佳。最后,为了验证相关理论在实际悬臂梁系统中的应用效果,设计和搭建了悬臂梁振动主动控制实验系统,选用VISATON EX45S惯性作动器,以PID反馈控制策略,进行了振动主动控制实验研究。
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