《多源干擾下柔性噴桿結構的智慧型自主振動控制研究》是依託揚州大學，由李生權擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多源干擾下柔性噴桿結構的智慧型自主振動控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李生權
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
柔性噴桿是超高地隙噴霧機的核心部件，直接影響施藥效果，而柔性結構內阻低，被激勵的振動難迅速衰減，造成結構疲勞和農作物損傷。項目瞄準影響柔性噴桿穩定性的關鍵斷店戒問題——多源干擾引起的振動，探索新型、有效的振動控制理論和套用技術。具體內容：(1)非線性動力學分析和多目標最佳化：利用多模態振動理論、模態法和有限元法對結構開展動力學分析，並建立系統的機電耦合模型，設計多目標最佳化準則，基於混沌最佳化算法對系統進行配置；(2)智慧型自主振動控制設計：引入實時預估模型、自適應加速度阻尼等技術，設計一套複合自抗擾振動主動控制方漏詢案，解決系統參數攝動、模態耦合和溢出、不確定環境激勵等多源內外干擾引起的振動問題，由於兼顧反饋和前饋兩種作用，有效解決“前饋+反饋”複合方法引起的控制量飽和問題；(3)系統設計及功能驗證：利旋局局用微處理器、設計低功耗程控和採集電路，集成緊湊、高效的自抗擾複合振動主動控制數位化系統，並進行功能驗證。
結題摘要
隨著社會科學技術的迅速發展，工程實際的很多部件越來越向大型化、輕柔化和智慧型化方向發展，複雜工況下的壓電智慧型結構由於複雜的外界激勵環境和多樣的邊界條件，以及系統建模誤差、多模態耦合和非線性等一系列不確定干擾所導致的振動難以抑制等問題，引起了越來越多的科研工作者和工程技術人員的關注。然後，實際工程中的壓電智慧型結構尤其是四面固支的薄板結構存在的強耦合、模型不確定、系統時延以及傳統微分環節放大高頻噪聲等問題，這些都會給壓電結構的振動主動控制帶來很大挑戰。針對這些問題，本項目在一年期限內，開展了引起結構振動的干擾主動控制的若干理論和套用研究，提出了一套高性能的主動振動控制新方法，並基於NI-PCIe6343採集系統和壓電智慧型結構，搭建了一套硬體在環實驗平台，開展理論方法的功能驗證。重點開展了這幾個方面的研究工作： 首先，壓電智慧型結構振動系統進行建模分析，針對實驗模態分析法中需要測量的數據過多、以及測量精度高等難題，利用都卜勒雷射測振儀模態測量和分析系統，獲得結構的振型和模態頻率等數據，並採用輔助變數法，利用壓電智慧型結構驅動器/感測器的輸入/輸出數據對，建立系統的機電耦合模型，為後續的控制系統匪凳凝設計提供動力學模型；然後，為獲得更加優良的壓電感測信號，尤其是複雜壓電多模態結構振動測量，基於Adomian分解法和實驗法設計了模態感測器；其次，針對壓電智慧型結構振動控制系統中存在的控制時延和傳統的微分器放大感測器量測噪聲等問題，通過改進傳統的微分環節，設計新型的Smith預估補償器，使得振動控制系統作用於無時延環節；再次，設計自抗擾振動控制器，引入擴張狀態觀測器（ESO）對建模誤差、高次諧宙閥炒船波和外部環境的激勵等內外干擾進行估計，並鑽故幾盼通過前饋通道進行實時補償，消除其對系統的影響，實現最佳的振動抑制；並且，基於壓電式感測器、壓電片驅動器、NI -PCIE的採集系統在Matlab/simulink的Real-Time環境中搭建四面固支板結構的半實物實驗平台，對閥臘辣提出的控制策略進行功能驗證；最後，通過引入MPC、模型補償器和神經網路等技術解決傳統的LADRC的PD反饋環節難以處理強非線性和難以利用模型信息等問題，並進一步驗證所提改進控制方法的有效性。
