振动与冲击
振動與遲擊
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JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
2015年
12期
51-57
,共7页
郭咏新%张臻%王贞艳%周克敏%毛剑琴
郭詠新%張臻%王貞豔%週剋敏%毛劍琴
곽영신%장진%왕정염%주극민%모검금
超磁致伸缩作动器%率相关迟滞非线性%Hammerstein 模型%振动控制%H∞鲁棒控制%自适应滤波
超磁緻伸縮作動器%率相關遲滯非線性%Hammerstein 模型%振動控製%H∞魯棒控製%自適應濾波
초자치신축작동기%솔상관지체비선성%Hammerstein 모형%진동공제%H∞로봉공제%자괄응려파
giant magnetostrictive actuator%rate-dependent hysteresis nonlinearity%Hammerstein model%active vibration control%H∞ robust control%adaptive filter
以 Hammerstein 模型对超磁致伸缩作动器（Giant Magnetostrictive Actuators，GMA ）的率相关迟滞非线性进行建模，其中改进的 PI （Modified Prandtl-Ishlinskii，MPI）模型和外因输入自回归模型（Autoregressive Model with Exogenous Input，ARX）分别表示模型的静态非线性部分和线性动态部分。在所建模型的基础上，提出了一种 H∞鲁棒振动控制方法。GMA 单自由度主动隔振平台的减振控制实验结果表明：H∞鲁棒振动控制方法可以在1个振动周期内，将频率范围为1～100 Hz 的振动衰减88％～92％；而基于双滤波器的自适应滤波 x-LMS 算法收敛时间近似于1 s，在40～100 Hz 的频率范围内可将振动衰减90％～92％，而在10～30 Hz 的频率范围内只能将振动衰减43％～74％。因此所提出的 H∞鲁棒振动控制方法收敛速度更快，控制频带更宽，而且不需要对不同频率激励下的控制通道进行重复建模。
以 Hammerstein 模型對超磁緻伸縮作動器（Giant Magnetostrictive Actuators，GMA ）的率相關遲滯非線性進行建模，其中改進的 PI （Modified Prandtl-Ishlinskii，MPI）模型和外因輸入自迴歸模型（Autoregressive Model with Exogenous Input，ARX）分彆錶示模型的靜態非線性部分和線性動態部分。在所建模型的基礎上，提齣瞭一種 H∞魯棒振動控製方法。GMA 單自由度主動隔振平檯的減振控製實驗結果錶明：H∞魯棒振動控製方法可以在1箇振動週期內，將頻率範圍為1～100 Hz 的振動衰減88％～92％；而基于雙濾波器的自適應濾波 x-LMS 算法收斂時間近似于1 s，在40～100 Hz 的頻率範圍內可將振動衰減90％～92％，而在10～30 Hz 的頻率範圍內隻能將振動衰減43％～74％。因此所提齣的 H∞魯棒振動控製方法收斂速度更快，控製頻帶更寬，而且不需要對不同頻率激勵下的控製通道進行重複建模。
이 Hammerstein 모형대초자치신축작동기（Giant Magnetostrictive Actuators，GMA ）적솔상관지체비선성진행건모，기중개진적 PI （Modified Prandtl-Ishlinskii，MPI）모형화외인수입자회귀모형（Autoregressive Model with Exogenous Input，ARX）분별표시모형적정태비선성부분화선성동태부분。재소건모형적기출상，제출료일충 H∞로봉진동공제방법。GMA 단자유도주동격진평태적감진공제실험결과표명：H∞로봉진동공제방법가이재1개진동주기내，장빈솔범위위1～100 Hz 적진동쇠감88％～92％；이기우쌍려파기적자괄응려파 x-LMS 산법수렴시간근사우1 s，재40～100 Hz 적빈솔범위내가장진동쇠감90％～92％，이재10～30 Hz 적빈솔범위내지능장진동쇠감43％～74％。인차소제출적 H∞로봉진동공제방법수렴속도경쾌，공제빈대경관，이차불수요대불동빈솔격려하적공제통도진행중복건모。
The Hammerstein model was used to describe the rate-dependent hysteresis nonlinearity of giant magnetostrictive actuators (GMA).A modified Prandtl-Ishlinskii (MPI ) model and the autoregressive model with exogenous input (ARX)represent respectively the static nonlinear part and the linear dynamic part of the Hammerstein model.Based on the proposed model,a new H∞ robust control method was proposed for vibration control.The experimental results on a one degree-of-freedom vibration isolation platform with a GMA demonstrate that the H∞ robust control method can attenuate 88%~92% of the vibration coming from the base in the frequency range of 1 ~100Hz in 1 vibration cycle,while the dual-filter-based adaptive filter x-LMS algorithm converges to the steady state in about 1 second, it can attenuate 90%~92% of the vibration in the frequency range of 40 ~100 Hz,but only 43%~74% in the frequency range of 10 ~30 Hz.Hence the proposed H∞ robust vibration control method has a wider control band and a faster convergence rate compared to the dual-filter-based adaptive filter x-LMS algorithm,and does not require re-modeling the control channels under the excitation of different frequencies.
