振动—离心复合环境下自适应逆控制方法研究

论文摘要

研究振动—离心复合环境下的控制方法,对于预测航空、航天设备在单一环境试验中无法估计的潜在故障,提高产品的使用可靠性等方面具有重大意义。 由于离心环境下振动台系统的参数难以确定,且随着离心机旋转角速度的改变而变化,采用传统的控制理论和设计方法难以实现控制。本文对离心环境下振动台系统的自适应逆控制方法进行了研究。 首先,利用LMS滤波器建立振动台系统的自适应模型,实现了对振动台台面加速度响应的跟踪。为了获得更好的跟踪性能,文中讨论抽头权系数个数对自适应模型的影响,并在输入信号统计特性不充分时引入了抖动建模方法。 其次,借助复制的自适应模型,采用离线建模方法建立了振动台系统的自适应逆模型,并分析了输入信号延时数对自适应逆建模的影响,从而实现了振动—离心复合环境下的自适应逆控制系统。通过正弦激励和线性扫频激励下的自适应逆控制仿真表明,系统输出能够很好地跟踪延时后的系统输入。 最后,针对离心环境下振动台系统中存在的扰动,作者提出了三种自适应扰动消除方法。当使用第三种方法时,系统在方波激励下的均方误差得以减小。

论文目录

• 1 概论
• 1.1 振动—离心复合环境试验系统简介
• 1.1.1 试验目的
• 1.1.2 系统动力学模型
• 1.1.3 相关研究进展
• 1.2 自适应逆控制的特点和研究现状
• 1.2.1 自适应逆控制的特点
• 1.2.2 自适应逆控制的发展及研究现状
• 1.3 论文主要工作
• 2 振动—离心复合环境系统自适应建模
• 2.1 离心环境下振动台系统动力学分析
• 2.1.1 振动台系统动力学方程
• 2.1.2 振动台系统脉冲响应
• 2.2 最小均方自适应滤波器
• 2.2.1 自适应滤波器基本原理
• 2.2.2 LMS自适应滤波器
• 2.2.3 LMS滤波器性能分析
• 2.2.4 归一化LMS自适应滤波器
• 2.3 自适应对象建模
• 2.3.1 建模原理
• 2.3.2 理想化建模
• 2.4 自适应建模失配
• 2.4.1 FIR模型引起的失配
• 2.4.2 输入信号统计特性不充分时的处理
• 2.5 自适应建模仿真
• 3 振动—离心复合环境系统自适应逆控制
• 3.1 无扰动时逆对象建模
• 3.1.1 最小相位系统逆建模
• 3.1.2 非最小相位系统逆建模
• 3.1.3 离心环境下振动台系统逆建模
• 3.2 有扰动时逆对象建模
• 3.3 自适应逆控制
• 3.3.1 自适应逆控制系统
• 3.3.2 正弦激励自适应逆控制仿真
• 3.3.3 扫频激励自适应逆控制仿真
• 4 自适应逆控制系统的扰动消除
• 4.1 复合环境系统扰动分析
• 4.2 对象扰动消除系统
• 4.3 对象建模和对象扰动消除并存
• 4.3.1 对象建模和扰动消除系统
• 4.3.2 对象建模和扰动消除系统的性能分析
• 4.3.3 复合系统扰动消除仿真
• 4.4 对象扰动消除回路结构简化
• -△的一种简化'>4.4.1 参考模型为z^-△的一种简化
• -△的另一种简化'>4.4.2 参考模型为z^-△的另一种简化
• 5 总结及展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 声明
• 致谢