国家自然科学基金(60404020) 作品数:11 被引量:97 H指数:7 相关作者: 邱志成 王越超 韩建达 叶春德 魏井君 更多>> 相关机构: 华南理工大学 中国科学院 北京控制工程研究所 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 广东省自然科学基金 华南理工大学自然科学青年基金 更多>> 相关领域: 自动化与计算机技术 航空宇航科学技术 更多>>
基于加速度反馈的挠性智能结构振动主动控制 被引量:13 2008年 空间柔性机器人和航天器挠性附件在转动调姿时或者外部扰动带来的振动问题,尤其是在平衡点小幅值的模态频率上的振动很难控制,这将影响系统的稳定性和指向精度。为解决该问题,提出一种基于加速度传感器信号反馈的非线性控制算法,在理论上分析其稳定性和优越性。由于加速度传感器和压电驱动器或电动机的异位配置带来的相位滞后导致控制系统为非最小相位系统,在提出的加速度反馈控制算法中通过移相技术进行补偿相位滞后,并结合低通滤波器和正位反馈控制以及非线性逻辑积分阻尼器对系统的振动进行快速抑制,尤其抑制平衡点附近小幅值振动。设计并建立压电挠性智能结构试验甲台,利用加速度传感器、压电片和交流伺服电动机驱动器抑制挠性结构振动,对提出的控制方法进行试验比较研究。试验结果表明,采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,尤其能够快速抑制平衡点小幅值的振动。 邱志成关键词:振动主动控制 非线性控制 基于自适应滤波的压电智能挠性悬臂板振动控制研究 被引量:7 2006年 针对航天器上悬臂外伸的薄板挠性结构附件,如太阳帆板与天线等,在存在建模参数不确定及外部扰动条件下所引起的振动问题,采用压电智陶瓷片作为敏感器执行器根据优化配置准则粘贴布置在挠性悬臂板上,组成压电智能挠性悬臂板控制及测量系统,进行了主动振动控制研究。基于分布式压电敏感器和驱动器的悬臂板包括弯曲和扭转振动模态的压电控制方程,在控制算法上采用基于自适应滤波的前馈控制策略,即滤波?xLMS算法,并进行了抑制扰动及振动控制计算机数字仿真研究,结果表明,采用的控制律对于振动快速控制是可行的。 邱志成关键词:压电智能结构 主动振动控制 谐波驱动柔性关节机械臂接触力的动态特性 被引量:4 2006年 谐波驱动柔性关节机器人在约束空间的接触力的动态特性与接触环境刚度密切相关,环境刚度不同导致其动态特性不同,这与机器人自身动力学特性、传感器动态特性以及环境刚度等动态特性有关.通过对单自由度谐波传动系统接触力建模、理论分析,可知谐波传动接触力的动态特性与环境刚度密切相关,当环境刚度较大时,输出力基本取决于谐波齿轮柔性关节变形的负载力.基于建立的谐波驱动系统实验平台,利用动态信号分析仪进行了接触力的模型实验辨识研究,得到从电机驱动器到力传感器输出的动态特性模型,为接触力控制器设计提供参考.从实验辨识结果验证了理论分析的正确性,并在单纯速度反馈作为主动阻尼情况下,辨识得到接触力的闭环频率响应特性,根据闭环频响可知速度反馈阻尼可以增加系统力控制的稳定性. 邱志成关键词:谐波传动 柔性关节 动态特性 基于复合喷气压电驱动器的柔性机械臂振动控制 被引量:15 2009年 空间机器人和大型柔性空间结构在航天器调姿、变轨、外部扰动的情况下将引起振动问题,其低频大幅值振动将持续很长时间,这将影响航天器系统的稳定性和控制精度。为了快速抑制低频大幅值振动及残余振动,提出采用复合可控反作用力幅值的喷气式驱动和压电陶瓷驱动方案进行振动控制。进行基于复合控制的柔性臂系统动力学建模并给出控制算法。设计并建立柔性机械臂试验平台,构建气动驱动控制回路及压电驱动控制回路。进行基于压电陶瓷驱动器、喷气式驱动器及复合喷气和压电驱动器的柔性臂大幅值低频模态振动控制的几种方法试验比较研究。试验结果表明,采用的控制方案和方法既可以快速地抑制柔性机械臂统的低频大幅值振动,又明显地同时抑制高频和低频小幅值残余振动。 邱志成 韩建达 王越超关键词:柔性机械臂 振动控制 压电驱动 复合控制 航天器挠性板系统的模态分析和模型降阶 被引量:9 2006年 大型航天器上的太阳帆板这种悬臂外伸薄板结构挠性附件,由于存在模型不确定性及外部扰动条件下所引起的振动控制问题,为了易于低维控制器的设计以及降低控制“溢出”,需要建立板系统的低阶模型。对挠性悬臂板系统动力学模型分析采用模态展开技术,并利用模态截断方法、基于平衡实现的截断方法和平衡奇异摄动截断方法对挠性悬臂板进行了模型降阶,得到板系统的低阶模型,然后分析了降阶模型幅值误差。这为基于智能结构控制悬臂板控制器的设计提供了参考,数字仿真结果验证了方法的可行性。 邱志成关键词:模型降阶 奇异摄动 基于加速度传感器反馈的丝杠传动系统接触力控制 2007年 针对丝杠传动系统从自由空间运动过渡到约束空间力控制过程中,接触不同环境刚度时接触力的动态特性是不同的,并且存在冲击、高频振动甚至不稳定,以及稳态力跟踪阶段的扰动引起的不稳定问题,提出用加速度传感器反馈来增加系统力控制的阻尼,抑制在力控制的接触过渡过程和力维持跟踪过程中因为碰撞和外部扰动等原因产生的高频振动,克服单纯速度反馈控制带宽比较窄的局限性,增加系统的稳定性.建立了基于多传感器的实验平台,进行了接触力控制的实验比较研究,实验结果表明该方法是可行的. 邱志成关键词:丝杠传动 加速度反馈 振动控制 旋转柔性梁系统振动频响特性分析及振动抑制 被引量:5 2008年 航天器挠性附件或柔性机器人等柔性旋转梁系统的模态阻尼小,由于扰动,或者在调姿及转动时,大幅值的振动将持续很长时间,这将影响系统的稳定性和指向精度,因此,必须对振动进行主动控制。提出一种基于加速度传感器反馈的复合控制算法,快速控制系统设定点及转动过程的振动。建立挠性旋转梁试验平台,进行了基于加速度传感器和压电片传感器的试验模态激励分析、振动频响特性分析。并根据振动特性选取加速度反馈控制算法的相应参数,利用交流伺服电机驱动器抑制旋转梁设定点的振动、旋转过程的振动主动控制进行了试验研究。试验结果表明采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,验证了特性分析和提出控制方法的可行性。 邱志成关键词:振动主动控制 基于模糊控制的压电挠性梁的振动主动控制实验研究 被引量:11 2008年 针对压电智能挠性悬臂梁进行了基于模糊振动控制研究。首先推导了压电智能挠性悬臂梁的控制方程。基于查表法设计振动模糊控制器,并在此基础上运用了一种修正技术提高模糊控制精度,提出采用修正Fuzzy-PI双模控制方法,设置信号阀值实现Fuzzy控制和PI控制的切换,设计了挠性悬臂梁振动主动控制算法。建立了压电智能挠性悬臂梁的实验平台,采用提出的控制方法对悬臂梁振动进行实验研究,实验结果表明:振动被快速抑制,系统的动态、稳态性能方面优于普通模糊控制器。 魏井君 邱志成 叶春德关键词:振动主动控制 模糊控制 基于特征模型的挠性结构自适应振动控制 被引量:3 2007年 航天器是一种由中心刚体和挠性附件组成的刚柔耦合复杂系统,由于系统调姿或外部扰动作用时将引起振动,尤其是在平衡位置的小幅度振动对姿态稳定度和指向控制精度严重影响,并且难以控制.为了解决该问题,采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法,并引入逻辑微分阻尼项进行振动主动控制.建立了刚柔耦合结构实验平台,进行了包括位置设定点及转动振动主动控制的算法实验比较,结果表明,采用的基于特征模型的方法得到了比较理想的振动抑制效果,尤其是对低频小幅值振动的抑制,在相同条件下,与传统控制方法相比,大大减少了振动抑制的时间.实验研究表明采用的算法快速抑制振动的有效性. 邱志成 吴宏鑫关键词:挠性结构 振动主动控制 自适应控制 刚柔耦合系统的振动主动控制 被引量:23 2006年 针对航天器是一种通过柔性关节连接浮动中心刚体和挠性附件(如卫星太阳帆板,空间机器人等)组成的刚柔耦合复杂系统,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定度和指向精度,基于模态理论,建立包括柔性关节和柔性链的刚柔耦合结构动力学模型并写成状态空间表达形式,且分析系统的能控性。提出采用复合正位反馈(Positive position feedback,PPF)和比例微分(Proportional derivative,PD)控制律抑制柔性结构振动,在理论上分析其稳定性和控制性能。设计并建立刚柔耦合结构试验平台,进行包括位置设定点及转动振动主动控制研究。试验比较研究结果验证提出方案能够快速地抑制振动。 邱志成关键词:挠性结构 柔性关节 刚柔耦合系统 振动主动控制