考虑混合不确定性的柔性结构振动主动控制

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柔性结构由于阻尼小、柔性大,在受到外扰及内部激励时易产生振动,为满足性能要求,需要进行振动主动控制。但在柔性结构系统建模过程中,存在多种参数不确定性且容易忽略高阶动态不确定性。系统运行时来自传感器的噪声及作动器激励时的附加扰动,也会影响系统的性能。因此本文研究了具有混合不确定性的柔性结构鲁棒振动主动控制问题。首先基于结构奇异值理论,根据柔性结构的振动特性和控制目标合理选择加权函数,隔离各种摄动,建立广义柔性结构控制系统。以平面的柔性索杆结构和空间的张拉整体机构为例,应用D-K迭代与性能调整结合的方法进行了μ控制器设计,同时设计H∞控制器作为比较。仿真表明,在作动力允许的范围内,μ控制器设计能够保证具有混合不确定性的柔性结构闭环系统稳定,能够有效地抑制外界扰动,并具有较好的鲁棒性能,避免了H∞控制在处理此类问题上的保守性。体现了μ综合方法在处理具有混合不确定性的柔性结构振动主动控制问题上的有效性和优越性。其次,本文研究平衡截断实现柔性结构μ控制器的降阶方法,通过仿真实例表明降阶μ控制器能够保证原闭环系统稳定并满足鲁棒性能要求,降低了μ控制器实现的复杂性。最后,基于分散控制的基本原理,针对串联式互联模型提出了简化子系统模型,探索了分散控制与H∞、μ方法等鲁棒控制技术的结合,应用于张拉整体结构的分散振动主动控制,取得了良好的控制效果,并且分析表明与μ综合方法结合更有利于提高分散控制的局部控制效果。文中工作可为柔性结构振动主动控制的应用提供有益指导。
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