空間裝置微振動(dòng)魯棒自適應(yīng)控制方法與技術(shù)研究

本項(xiàng)目基于多自由度微振動(dòng)主動(dòng)控制研究背景，通過多個(gè)壓電堆作動(dòng)器組合構(gòu)建多自由度微振動(dòng)隔振平臺(tái)，以壓電堆作動(dòng)器建模分析、多輸入多輸出微振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)辨識(shí)方法與技術(shù)、多輸入多輸出微振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)魯棒自適應(yīng)微振動(dòng)控制方法與技術(shù)為研究重點(diǎn)。利用ANSYS、ADAMS與MATLAB SIMULINK完成了多自由度微振動(dòng)主動(dòng)隔振機(jī)構(gòu)的集成建模分析以及多軟件聯(lián)合仿真分析，探索了控制與結(jié)構(gòu)的同時(shí)優(yōu)化技術(shù)。研究了面向多自由度多輸入多輸出控制系統(tǒng)的閉環(huán)模型辨識(shí)方法，以及多輸入多輸出控制系統(tǒng)的在線模型修正方法，完成了多輸入多輸出閉環(huán)輸出誤差法、多輸入多輸出濾波閉環(huán)輸出誤差法、多輸入多輸出擴(kuò)展閉環(huán)輸出誤差法的推導(dǎo)和實(shí)現(xiàn)。完成了基于多種閉環(huán)輸出誤差法的在線模型修正控制方法推導(dǎo)和實(shí)現(xiàn)。面向多自由度主動(dòng)隔振平臺(tái)的魯棒自適應(yīng)控制方法與控制器設(shè)計(jì)，研究了死區(qū)、濾波、投影和歸一化等魯棒參數(shù)自適應(yīng)算法，結(jié)合了具有死區(qū)的參數(shù)自適應(yīng)算法與歸一化參數(shù)自適應(yīng)算法，完成了相關(guān)面向多輸入多輸出控制的具有死區(qū)和歸一化的魯棒參數(shù)自適應(yīng)算法推導(dǎo)分析與實(shí)現(xiàn)。研究了基于內(nèi)模原理的多輸入多輸出魯棒自適應(yīng)算法，探索了基于Q參數(shù)化的多輸入多輸出中央魯棒控制器設(shè)計(jì)，給出了基于Q參數(shù)化的前饋、反饋和混合魯棒自適應(yīng)控制算法推導(dǎo)及分析方法，給出了其在確定環(huán)境下的穩(wěn)定性分析與隨機(jī)環(huán)境下的收斂性分析。在相關(guān)方法研究與多軟件聯(lián)合仿真分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多自由度主動(dòng)隔振平臺(tái)，研制開發(fā)了相應(yīng)的測(cè)控系統(tǒng)軟硬件，完成了微振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境與驗(yàn)證平臺(tái)的搭建。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了相關(guān)技術(shù)方法的可行性與相關(guān)算法的可靠性，并探索了空間裝置微振動(dòng)控制的工程實(shí)現(xiàn)方法。 2100433B

基于空間結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制研究背景，以航天精密裝置微振動(dòng)控制為理想應(yīng)用目標(biāo)，采用壓電堆構(gòu)建多自由度主動(dòng)隔振平臺(tái)，探索魯棒自適應(yīng)微振動(dòng)控制方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，取得創(chuàng)新性的科學(xué)研究成果。研究重點(diǎn)包括：多自由度主動(dòng)隔振平臺(tái)微振動(dòng)集成建模與分析方法、在線系統(tǒng)模型辨識(shí)方法、微振動(dòng)魯棒自適應(yīng)控制方法與技術(shù)等關(guān)鍵內(nèi)容；搭建多軟件聯(lián)合仿真分析平臺(tái)，針對(duì)空間裝置微振動(dòng)魯棒自適應(yīng)控制多自由度驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)建模、參數(shù)辨識(shí)、控制策略等方面進(jìn)行深入研究；構(gòu)建基于高精度壓電堆的多自由度主動(dòng)隔振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使理論方法研究和實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證相結(jié)合，并探求空間裝置微振動(dòng)控制的工程實(shí)現(xiàn)方法。航天精密裝置微振動(dòng)主動(dòng)控制研究，歷來是空間科學(xué)與工程領(lǐng)域一個(gè)重要方向和難點(diǎn)課題，基于多自由度壓電堆驅(qū)動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)微振動(dòng)魯棒自適應(yīng)控制方法與技術(shù)研究，對(duì)航天空間裝置安全性監(jiān)控和可靠性保障具有重要科學(xué)意義，相關(guān)理論方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)亟待深入探索和突破。

近年來，煉鋼-連鑄調(diào)度問題成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的研究熱點(diǎn)。然而，由于煉鋼-連鑄過程具有大規(guī)模、強(qiáng)約束、多目標(biāo)和動(dòng)態(tài)不確定等復(fù)雜特征，現(xiàn)有的調(diào)度方法還很不完善，難以有效應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。本項(xiàng)目擬以保證煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程的安全平穩(wěn)高效運(yùn)行為目標(biāo)，系統(tǒng)研究煉鋼-連鑄自適應(yīng)魯棒調(diào)度方法，包括煉鋼-連鑄魯棒調(diào)度模型、基于Meta-Lamarckian學(xué)習(xí)機(jī)制的自適應(yīng)控制策略、基于離散群智能的高性能多目標(biāo)魯棒調(diào)度算法、調(diào)度魯棒性和魯棒調(diào)度算法的基本理論等內(nèi)容。充分考慮調(diào)度性能指標(biāo)和魯棒性指標(biāo)的統(tǒng)一，主動(dòng)調(diào)度和反應(yīng)調(diào)度兩種模式的綜合集成，調(diào)度模型、控制策略和調(diào)度算法的呼應(yīng)，局部調(diào)度與全局調(diào)度的協(xié)調(diào)，給出一批具有可指導(dǎo)性和實(shí)用性的煉鋼-連鑄自適應(yīng)魯棒調(diào)度理論成果。研究成果將豐富和深化已有的煉鋼-連鑄調(diào)度方法，推動(dòng)具有問題特征的魯棒調(diào)度理論的發(fā)展，可望直接服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。

空間鉸接柔性帆板和空間柔性臂等柔性多體結(jié)構(gòu)在空間環(huán)境的特點(diǎn)：系統(tǒng)模型高階且低階振動(dòng)模態(tài)頻率低，阻尼弱；在調(diào)姿、變軌和溫度變化易引起振動(dòng)和顫振問題。研究了柔性多體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、有限元建模、振動(dòng)和顫振特性分析。研究智能結(jié)構(gòu)傳感器和驅(qū)動(dòng)器優(yōu)化配置方法，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自適應(yīng)時(shí)延補(bǔ)償算法。研究了基于模型降階和低階模型匹配的振動(dòng)和顫振抑制的智能、自適應(yīng)和非線性控制方法。采用智能結(jié)構(gòu)材料PZT傳感器、加速度傳感器、視覺傳感器，壓電驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、氣壓驅(qū)動(dòng)和SMA驅(qū)動(dòng)等建立實(shí)驗(yàn)裝置，包括鉸接鎖緊板和柔性機(jī)械臂等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。進(jìn)行振動(dòng)和顫振辨識(shí)、主動(dòng)控制算法的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了研究理論方法和技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容、重要結(jié)果、關(guān)鍵數(shù)據(jù)：(1) 研制了一種壓電鉸接柔性板結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了傳感器和驅(qū)動(dòng)器優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)了彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)在檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)上的解耦。進(jìn)行了彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的非線性控制和T-S模糊控制仿真和實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了快速振動(dòng)抑制。(2) 提出了一種基于端部CCD相機(jī)視覺檢測(cè)，進(jìn)行柔性板結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動(dòng)檢測(cè)方案和圖像處理方法。并進(jìn)行了有限時(shí)間快速殘余振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究。(3) 研制了一種基于滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的壓電柔性臂系統(tǒng)，進(jìn)行了特征模型的低階模型匹配的自適應(yīng)非線性控制實(shí)驗(yàn)研究。(4) 研制了一種諧波齒輪傳動(dòng)的壓電鉸接梁系統(tǒng)和一種基于行星減速器驅(qū)動(dòng)的壓電雙柔性梁系統(tǒng)，分別進(jìn)行了模糊終端滑?？刂坪头謱舆f推控制實(shí)驗(yàn)研究。(5) 提出并研制了基于有桿氣缸和無桿氣缸驅(qū)動(dòng)的壓電柔性臂系統(tǒng)，進(jìn)行了模糊自適應(yīng)控制、自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射控制、自適應(yīng)時(shí)延補(bǔ)償控制等算法的仿真和實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)有效控制。(6) 研制了壓電固支板結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了自適應(yīng)濾波前饋Filter-X LMS、自適應(yīng)前饋結(jié)合反饋控制FULMS等算法仿真和實(shí)驗(yàn)研究。相關(guān)研究成果發(fā)表文章SCI檢索12篇，錄用國(guó)際刊物6篇，發(fā)表EI期刊和會(huì)議文章8篇，授權(quán)專利11件，申請(qǐng)發(fā)明專利11件。研究成果為相關(guān)柔性結(jié)構(gòu)控制工程實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)和新的技術(shù)途徑。 2100433B

構(gòu)成該專利的一部分的附圖用來提供對(duì)《臂架振動(dòng)控制方法、控制裝置、控制系統(tǒng)以及工程機(jī)械》的進(jìn)一步理解，該發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋該發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)該發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)《臂架振動(dòng)控制方法、控制裝置、控制系統(tǒng)以及工程機(jī)械》的臂架振動(dòng)控制方法的示意圖；

圖2是根據(jù)《臂架振動(dòng)控制方法、控制裝置、控制系統(tǒng)以及工程機(jī)械》的臂架振動(dòng)控制裝置的示意圖。