【摘 要】
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在各类控制系统中广泛存在着时滞现象,尤其在振动控制系统中,时滞现象更是不可避免的。时滞会对振动控制系统产生不利的影响,使振动系统的振动非线性化,严重时会导致控制系统失稳。很多研究表明,时滞可以在振动控制中被有效的利用,合理地利用时滞可以有效减小系统的振动响应。但是由于技术问题,利用时滞进行振动控制无法进行有效的实验验证,时滞减振控制无法在实际工程中实现,因此在实际工程中对于时滞的处理依然集中在辨识
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在各类控制系统中广泛存在着时滞现象,尤其在振动控制系统中,时滞现象更是不可避免的。时滞会对振动控制系统产生不利的影响,使振动系统的振动非线性化,严重时会导致控制系统失稳。很多研究表明,时滞可以在振动控制中被有效的利用,合理地利用时滞可以有效减小系统的振动响应。但是由于技术问题,利用时滞进行振动控制无法进行有效的实验验证,时滞减振控制无法在实际工程中实现,因此在实际工程中对于时滞的处理依然集中在辨识和补偿上,通过对系统中的时滞进行辨识和补偿消除时滞现象,以此改善系统的振动状态。本文以不同的振动系统模型为研究对象,将辨识问题转化为优化问题,利用最小二乘法对时滞参数进行辨识研究,并通过时滞参数的估计值(辨识得到的值)与真实值(真实值包括质量、刚度、阻尼、时滞和增益的值。其中,质量、阻尼和刚度的值是通过查找文献得来的,时滞和增益是通过求解正问题得来的)的比较,验证最小二乘法辨识时滞参数的有效性。具体的研究内容如下:(1)基于最小二乘法对时滞、位移增益、质量、阻尼系数和弹簧刚度参数进行辨识。其中,对于时滞和增益的辨识采取单独辨识和同时辨识两种方式。首先,在单自由度振动系统中施加含时滞位移反馈控制力;然后,用最小二乘法对系统中的时滞参数进行辨识,并得到辨识所得时滞参数下系统的振动输出响应;最后,将在辨识所得时滞参数下系统的振动输出响应与真实时滞下系统振动输出响应进行对比,并将真实值和估计值进行比较,计算两者的误差,证明辨识所得时滞参数的准确性和方法的有效性。(2)针对二自由度车辆控制系统模型,在系统中先后施加了轮胎位移反馈和车身位移反馈,在这两种情况下利用最小二乘法分别在无高斯白噪声和有高斯白噪声下对时滞、位移增益参数进行辨识。在高斯白噪声作用下,分别对系统的质量、阻尼和刚度参数进行辨识,并对时滞和增益分别进行单独辨识和同时辨识。对于时滞的辨识,以时滞参数的真实值和估计值振动响应之差的均方根值最小作为目标函数。采用离散化的思想,将时滞在给定的初始范围内离散化,求解不同步长下对应的时滞参数及其相应的均方根值,选取使均方根值最小的时滞参数为最优解,将真实值和估计值振动响应结果作对比分析,证明估计值的准确性和辨识方法的可行性。(3)针对四自由度车辆半车模型,在系统中施加车身位移反馈控制力。选取车身质心位移响应作为振动响应输出,利用最小二乘法分别对高斯白噪声作用下和无高斯白噪声作用下前后悬架时滞、增益和其他系统参数进行辨识。对于时滞的辨识,选取时滞参数的真实值和估计值的车身质心位移响应之差均方根值最小为目标函数,对目标函数进行优化,得到时滞参数的辨识结果,并将真实值和估计值进行比较,以证明估计值的准确性和方法的可行性。
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