基于模糊PID复合控制的振动主动控制研究

论文摘要

跨声速风洞测力模型通常采取尾部支撑方式,在吹风试验中,受非定常气动力作用易产生剧烈的低频振动,严重影响风洞测力试验的正常进行。本文结合这类风洞试验模型系统的结构和动力学特点,以悬臂结构为试验模型,建立了地面仿真试验系统,对其进行振动主动控制研究。提出了PID控制、模糊控制和模糊PID复合控制策略的振动主动控制设计与实现方法,具体给出了基于PID控制和模糊控制的模糊PID复合控制算法;采用MATLAB仿真平台对上述算法控制性能进行了数值仿真,并进行了性能比较;构建了基于BORLAND C++软件开发平台的振动主动控制试验系统,研究实现了相关控制算法,并对PID控制、模糊控制和模糊PID复合控制算法进行了试验研究与性能评估。试验结果表明:所提出的模糊PID复合控制算法结构简单、实用,能够在较短的时间内对处于低频共振状态的悬臂动力学系统进行高效的主动减振,验证了这类振动主动控制方法的有效性与可行性,为其成功应用于风洞测力系统的低频振动抑制奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 振动主动控制技术发展现状
• 1.3 模糊控制技术的发展概况
• 1.4 模糊复合控制技术的发展及应用
• 1.5 本文主要研究工作
• 第二章 模糊控制基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 模糊理论的基本概念
• 2.2.1 模糊集合和隶属度函数
• 2.2.2 模糊关系和模糊矩阵
• 2.2.3 模糊推理
• 2.3 模糊控制系统的结构和功能
• 2.4 模糊控制器设计
• 2.4.1 模糊控制器的设计
• 2.4.2 精确量的模糊化
• 2.4.3 模糊控制规则设计
• 2.4.4 反模糊化
• 2.5 模糊PID 控制
• 2.5.1 模糊PID 复合控制
• 2.5.2 参数模糊自校正PID 控制
• 2.5.3 模糊PID 控制器
• 2.6 本章总结
• 第三章 模糊PID 复合控制器设计
• 3.1 引言
• 3.2 仿真模型的试验建模
• 3.3 PID 控制和模糊控制器设计
• 3.3.1 PID 控制器
• 3.3.2 模糊控制仿真设计
• 3.4 模糊 PID 复合控制器设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 振动主动控制系统试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 控制试验平台设计
• 4.2.1 试验系统基本构成
• 4.2.2 试验系统工作原理
• 4.2.3 试验仪器设备
• 4.3 控制系统设计
• 4.3.1 控制系统信号处理
• 4.3.2 控制系统软件设计
• 4.3.3 系统模块设计
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 PID 控制结果与分析
• 4.4.2 模糊控制结果及分析
• 4.4.3 模糊 PID 复合控制结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要工作和贡献
• 5.2 未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文