悬臂梁振动的鲁棒控制方法研究

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1、摘要本文以结构振动的主动控制理论和实现技术作为研究方向，以空间挠性体结构振动控制问题为研究背景，实验室一套LYl2(硬铝)智能材料柔性臂系统为主要研究对象，依托于国家自然科学基金资助项目《挠性结构的辨识与控制》，对悬臂粱系统结构振动的鲁棒主动控制策略进行了研究。首先给出了悬臂梁系统标称模型，在此基础上对悬臂梁系统的不确定性模型进行了数学建模，接着研究了标称模型在干扰抑制情况下的输出反馈控制器设计问题，多目标状态反馈控制器设计问题，以及具有延时的状态反馈控制器设计问题，利用LMI方法给出了控制器的求

2、解公式，并且运用MATLAB中Simulink工具箱对所设计的控制器进行仿真和实际系统调试来验证所设计控制器的控制效果。最后，展望了悬臂梁系统振动控制的发展方向，指出以后有待进一步研究的理论与应用问题。关键词：悬臂梁系统，不确定性，干扰抑制，延时，鲁棒控制，状态反馈垒!些型堡主笙苎一一Abstractnlispaperdealswiththerobtistcontrolstrategyfortllevibrationofthecantileverbeamsystemstlmcturefromcon

3、troltheoryandexperiment．Theresearchprojectentitled‘qdentificationandcontrolofflexiblestructure”，wassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina．Firstly，basedOilnominalmodelofthecantileverbeam，theimcermincantileverbeamsystemmodelisdeveloped．Th

4、en，theoutputfeedback，controlofcantileverbeamwimdisturbancerejectionispresented，Furthermore，multi--objectivestatefeedbackcontrolandstatefeedbackcontrolwithtime·-delayagedevdoped．Byusingthelinearmatrixinequalities(LMIs)．anapproachtocontrollerdesignispre

5、sented．nlcsimulationofthecontrollerdesignandactualcantileverbeamsystemdebuggingareputforwardtoprovetheeffectiveofcontrollerdesign．Finally，theprospectofcantileverbeamsystemvibrationcontrolandsomeissueswhichshouldbesolvedarepointedoutinthispaper．Keyword

6、s：cantileverbeam，uncertain，disturbancerejection，time-delay，robustcontrol，statefbedbackII763292声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：垫圭堂坂年6月四日学位论文使用授权声

7、明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：辇三：蓟坷年6月增日l绪论1．1课题的研究背景及意义随着航空航天技术的飞速发展，对空间结构系统的性能提出了越来越高的要求，空间结构的大型化、低刚度和柔性化是各类航天结构的一个重要发展趋势：大型结构可以增加空间结构的功能，如大的太阳能电池阵列可以为空间结构提供更加充足的能源

8、；轻型结构则可以增加有效载荷的重量，提高运载工具的效率。这些大型空间柔性结构(LargeSpaceFlexibleStructure，LSFS)的振动控制问题已越来越为人们所重视，而传统的控制手段已很难满足日益增长的控常l精度要求。而且新一代航天器都带有柔性附件，如太阳能帆板、卫星天线、高精度光学系统及其支承结构、空间机器臂等，这些柔性附件在运行时，要求其能在相当长的时间内保证高的运行精度，而这些柔性结构基本上都为悬臂外伸薄板结构，具有质量轻、阻尼小、刚度低、模态频率低、模态密集且