基于自适应滤波的振动-离心力复合环境自适应控制研究

摘要

航空、航天设备普遍在振动和惯性力同时作用的复合动态环境中工作,研究在这种复合环境下控制问题,在预测航空,航天设备在单一环境试验中所不能估计的潜在故障,提高其使用可靠性等方面都具有很强的现实意义.该文主要研究振动-离心力复合环境的自适应控制方案.该文首先对基于自适应滤波的噪声控制和振动控制的相关研究进行了回顾,对自适应滤波器理论和自适应算法进行了相应阐述,对自适应主动消振的方法和思想进行探讨,对基于自适应滤波的前馈、反馈振动控制进行了分析和讨论,同时该文提出了一种结合前馈控制和反馈控制各自特点混合自适应控制方案.其次,该文深入分析了离心力场中的振动台控制问题,对离心力场中的振动台特性进行了数值仿真,指出控制的目标不仅是抑制激振力产生的振动,同时需要解决离心力导致的系统偏离问题.根据离心力-振动复合环境的特性,提出采用该文提出的基于自适应滤波技术的前馈-反馈混合自适应控制方案进行控制;通过数值仿真,比较了前馈控制,反馈控制和混合控制三种方案的效果,发现前馈控制具有抑振效果良好的优点但是不能够全部解决系统偏离问题,而反馈控制纠偏效果突出,却对振动抑制效果较差,而混合控制结合了前馈和反馈控制的优点,表现出对离心力环境下的振动控制具有非常好的适应性,是一种可行并具有良好应用前景的控制方案.另外,该文详细研究了基于自适应滤波的振动控制仿真问题,给出了基于自适应滤波的前馈控制,反馈控制,以及混合控制的SIMULINK仿真系统,而且这些系统具有非常强的通用性,可以实现各种基于自适应滤波技术的振动控制问题的数值仿真.

目录

文摘

英文文摘

1概论

1.1研究的目的和意义

1.2相关研究进展

1.2.1基于自适应滤波技术的噪声控制研究概述

1.2.2基于自适应滤波技术的振动控制研究的现状和进展

1.2.3振动-离心复合环境振动控制研究

1.3本文工作概述

2自适应滤波器理论和自适应算法

2.1自适应滤波器原理及应用

2.1.1自适应滤波器原理

2.1.2自适应滤波器应用

2.2自适应滤波器结构及实现

2.2.1自适应滤波器结构

2.2.2自适应滤波器的实现

2.3自适应算法

2.3.1经典LMS法

2.3.2归一化LMS法

2.3.3 RLS法

2.3.4 FTF法

3基于自适应滤波技术的结构振动自适应控制

3.1基于自适应滤波技术的前馈振动控制

3.1.1采用FIR横向滤波器实现

3.1.2采用IIR滤波器实现

3.2基于自适应滤波的反馈振动控制

3.3结构振动前馈-反馈混合自适应控制

4振动-离心力复合环境系统及其混合自适应控制方案

4.1振动-离心力复合环境系统

4.2离心力场中电振动台建模

4.3离心力场中振动台数值仿真

4.3.1MATLAB\SIMULINK仿真工具

4.3.2系统状态方程

4.3.3状态方程的离散化

4.3.4应用SIMULINK仿真工具进行数值仿真

4.4离心力场中电振动台混合自适应控制方案

4.4.1外扰通道和控制通道

4.4.2离心力场中电振动台混合自适应控制方案

4.4.3自适应控制系统结构

5振动-离心力复合环境自适应控制仿真

5.1建立通用的基于自适应滤波的SIMULINK控制仿真框图

5.2离心力场中振动台自适应控制仿真结果分析

5.2.1采用前馈控制方案

5.2.2采用反馈控制方案

5.2.3采用混合控制方案

5.3结论

5.4关于混合控制方案的进一步讨论

6结论及展望

参考文献

声明

致谢