基于饱和补偿控制器的壁板结构振动控制.pdf

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1、振动与冲击第33卷第6期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK基于饱和补偿控制器的壁板结构振动控制马天兵，杜菲(安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南232001)摘要：引人具有良好非线性控制能力的EMCS(ExtendedMinimalControlSynthesis)算法进行壁板结构振动控制。为解决控制器输出饱和问题，基于波波夫准则设计含有饱和补偿控制器的SCMCS(SaturationCompensatorMinimalControlSynthesis)控制策略，并进行稳定性证明。仿真及实验结果表明，该方法在多

2、模态正弦复合随机扰动下，较EMCS算法鲁棒稳定性更好，尤其由积分器与sign函数引起的EMCS算法控制器输出饱和现象得到有效抑制。关键词：饱和补偿；振动控制；壁板；最小综合控制中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10．13465／j．cnki．iVS．2014．06．016VibrationcontrolofpanelstructurebasedonsaturationcompensatorMATian—bing，DUFei(CollegeofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityo

3、fScienceandTechnology，Huainan232001，China)Abstract：Extendedminimalcontrolsynthesis(EMCS)，beingofgoodabilityofnonlinearcontrolwasusedtosuppresspanelvibration．Inordertosolvetheproblemofitscontrollersaturation，acontrolstrategyofsaturationcompensatorminimalcontrolsynthe

4、sisincludingadaptivecompensationgainbasedonerrfunctionwasputforward．ThestabilityofthecontrolsystemwasverifiedbyPopov’Scriterion．ThesimulationandexperimentalresultsshowthatthemethodhasbetterrobustnesscomparedwithEMCSalgorithmundermulti—modesinemixedbroadbandrandomdis

5、turbance．Especially，thesaturationcausedbyintegratorandsignfunctionmutationcanbesuppressedeffectivelybythemethod．Keywords：saturationcompensator；vibrationcontrol；panel；minimalcontrolsynthesis虽加筋壁板结构非线性振动问题得以广泛研1SCMCS算法原理究I2J，而涉及结构振动控制的研究较少。MCS算法因不需精确的数学模型且在非线性扰动情况下具有良

6、标准的MCS算法控制律表达式为：好的闭环鲁棒性I4被应用于土木结构振动控制“(t)=K(t)(t)+(t)r(t)(1)中j。但标准的MCS算法在快速扰动下无法保证系式中：r(t)为参考输入；K(t)，K，(t)为自适应结构调整统稳定l7J，故带积分及sign函数补偿的EMCS算法增益，计算式为：已被应用于非线性混沌系统中。由于仿真实验中发现因其正积分环节及sign函数在±1间高频切换影响，导r+e‘‘l(2)致EMCS算法控制器输出易出现饱和现象，影响振动Kr()=【ay。()rT(r)dz+()rT()J控制效果。因此本文

7、基于波波夫准则设计新的饱和补式中：Ol，为决定自适应效果的正加权系数值；y(t)为偿器，针对飞机壁板前二阶模态，施加正弦叠加随机复输出误差信号；e(t)为状态误差信号，计算式为：合扰动。仿真及实验结果表明，该方法能保留EMCSe(t)=X(t)一。(t)(3)算法的自适应跟踪特性，使控制器输出快速脱离饱和Y。(t)=Ce(t)=C[(t)一Xp(t)](4)区，并在复合扰动下前二阶模态分别达31．79dB，9．52C=[01]P(5)dB的振动控制效果。其中：(t)，(t)分别为参考模型与被控对象状态变量。基金项目：国家自然科

8、学基金资助项目(51305003)；安徽省高校优秀青PA+ATp=一S(6)年人才基金重点项目(2012SQRL045ZD)。式中：A为参考模型系数矩阵；P，为正定阵。收稿日期：2013一叭一o4修改稿收到日期：2013一o4—26为解决快速扰动下标准MCS算法的稳定性问题，