[發明專利]一種柔性懸臂梁結構的振顫主動控制方法

有效

• 申請號: 201410093686.3
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103869702A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 盛賢君;鐘聲;楊睿;張鳳云
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G06N3/12
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種柔性懸臂梁結構的振顫主動控制方法，其特征在于：振顫主動控制方法采用基于遺傳算法的模糊自整定分數階PI^λD^μ控制器，通過以下方式實現：

a)根據大量的仿真實驗和參數調整原則，建立K_p，K_i，K_d的模糊控制規則，則可得到控制器實際控制參數為：

K_p(k)＝K′_p+ΔK_p(k)??(1)

K_i(k)＝K′_i+ΔK_i(k)??(2)

K_d(k)＝K′_d+ΔK_d(k)??(3)

λ(k)＝λ′??(4)

μ(k)＝μ′??(5)

其中，K_p-比例系數，K_i-積分系數，K_d-微分系數，λ-積分階次，μ-微分階次；K′_p，K′_i，K′_d，λ′，μ′分別是上述控制參數的初始參數；ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d分別為K_p、K_i、K_d的增量；

b)利用遺傳算法對5個參數K_p，K_i，K_d，λ，μ進行優化處理，采用實數編碼方式對分數階PI^λD^μ控制器初始參數K′_p，K′_i，K′_d，λ′，μ′進行編碼處理，并確定各參數的取值范圍，根據懸臂梁系統振顫特點，選用式(6)作為參數選取的最優指標，從而確定上述5個參數的最優初始值；

J=∫0T[ω1e2(t)+ω2ce2(t)+ω3u2(t)]dt---(6)]]>

式(6)中，e為系統誤差；c_e為誤差變化率；u為控制器輸出；ω₁，ω₂，ω₃為權重；

c)確定輸入量誤差e、誤差變化率c_e和輸出量ΔK_p，ΔK_i，ΔK_d的基本論域，其模糊子集均為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，分別代表語言變量：負大，負中，負小，零，正小，正中，正大，模糊控制器根據誤差e和誤差變化率c_e的情況，實時調整比例系數ΔK_p、積分系數ΔK_i和微分系數ΔK_d，以達到調節作用的實時最優。

2.如權利要求1所述的一種柔性懸臂梁結構的振顫主動控制方法，其特征在于：振顫主動控制方法中，以PC機(4)作為控制器，采用條狀壓電復合纖維材料作為致動器(2)，并進行壓電元件位置優化配置，即適當配置致動器2的數目和位置后，將致動器(2)通過雙液型環氧樹脂膠粘劑粘貼在柔性懸臂梁(1)的表面上，粘貼位置為懸臂梁模態應變最大處；使用非接觸式的激光位移傳感器(3)作為反饋元件，測量柔性懸臂梁(1)自由端的位移信號，激光位移傳感器(3)將采集到的懸臂梁(1)位移信號傳送到控制器(4)，控制器(4)動作產生控制信號，經D/A轉換器(5)轉換成模擬信號，再通過電壓放大器(6)作用于致動器(2)，致動器(2)產生張力來控制懸臂梁(1)的振顫。