多机驱动振动系统的同步理论及智能同步控制研究

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机械振动同步是振动利用工程学科中一个重要研究课题。随着工程实践需求的不断提高,高功率与高精度的振动同步机械的研发逐渐成为振动利用工程学科的热点研究方向。通过增加电机数目从而提高整机功率,进而实现多电机驱动振动系统的同步;采用智能控制方式对电机的运行状态进行调控,从而实现振动系统高精度的同步目标。这两方面的研究均具有一定的理论研究意义以及工程实际利用价值。本文以单质体直线对称分布双机驱动动力学模型与单质体圆周对称分布四机驱动动力学模型为研究对象,结合小参数平均法、控制理论以及优化理论相关算法,分别对研究对象的振动同步、控制同步、以及智能同步进行研究,具体工作如下:(1)以单质体直线对称分布双机驱动振动系统为研究对象,运用小参数平均法和哈密顿原理,得出了振动系统实现同步的条件以及同步稳定性条件。同时,进行了系统自同步、同步传动、丢失负载同步多工况同步仿真,验证了理论设计的可靠性。(2)基于单质体直线对称分布双机驱动动力学模型,分别设计了主从控制策略下的模糊PID控制器和麻雀滑模控制器,证明了控制稳定性。通过仿真发现,在所设计的控制器作用下,双机系统均实现了零相位差同步,说明了控制方法的有效性。(3)设计了一种单质体圆周对称分布四机驱动振动系统,运用小参数平均法和哈密顿原理,得出了系统同步运行的条件以及同步稳定性条件。进行了自同步、同步传动等多工况数值仿真,并利用控制变量法研究了结构设计中的关键参数对系统同步的影响情况。(4)基于单质体圆周对称分布四机驱动动力学模型,设计了偏差耦合控制策略下的径向基函数(RBF)神经网络PID控制器。相较于四机自同步仿真结果,神经网络PID控制器作用下系统稳态同步精度有所提高,说明了控制方法的有效性。
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