外文翻譯---反饋控制消除機(jī)械振動-其他專業(yè)(已修改)
2025-02-04 09:24 本頁面
【正文】 (Feedback control for canceling mechanical vibrations) 反饋控制消除 機(jī)械振動 摘要 線性二次高斯（ LQG）控制 被 用于主動取消振動。通過加速度的測量來控制振動電機(jī)的虛擬量。終端控制器是一個(gè)經(jīng)過修改的 LQG 設(shè)計(jì)，它被用于設(shè)計(jì) 和制定一種增強(qiáng)型的振動電機(jī)。這篇文章介紹了機(jī)械振動電機(jī)的建模和參數(shù)辨識，控制器性能規(guī)格的發(fā)展， LQG 控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)測試所產(chǎn)生的控制系統(tǒng)。振動電機(jī)的建模是以理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集為基礎(chǔ)的?？刂破鞯囊?guī)范性發(fā)展主要是在使用兩種不同傳遞函數(shù) 返回率的頻域范疇。控制器的設(shè)計(jì)采用的是連續(xù)時(shí)間的 LQG 算法。該控制器是作為一個(gè)帶有運(yùn)算放大器的模擬電路來使用。在實(shí)驗(yàn)測試中，一些閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題被發(fā)現(xiàn)，并就這些問題提出了一種解釋。 一、引言 本文介紹了一種反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可用于消除一個(gè)物體表面的機(jī)械振動。振動的消除是通過振動電機(jī)對物體表面施加一個(gè)交替的作用力來實(shí)現(xiàn)的。這種方法被渴望用于減少各種物體的震動，這些物體可以是家用電器和汽車乃至飛機(jī)和高速列車 [1]， [2]， [3]。降低機(jī)械振動使用戶的舒適和安全 得到了改善，而且通過減少磨損使產(chǎn)品的可靠性和耐用性都得到了提高。 作為這一設(shè)計(jì)項(xiàng)目的一部分，需要進(jìn)行四項(xiàng)任務(wù)。首先，確定商用振動電機(jī)的屬性和數(shù)學(xué)模型是必要的，這種電機(jī)在過去經(jīng)常被用于消除振動。第二項(xiàng)任務(wù)就是制定一套系統(tǒng)的性能規(guī)格，以用于控制器的設(shè)計(jì)。第三項(xiàng)任務(wù)是利用反饋控制技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)控制器，從運(yùn)動傳感器接收到輸入信號后，該控制器將對電機(jī)輸出一個(gè)控制信號來抵消振動。 ?H 和線性二次高斯（ LQG）技術(shù) 都被 進(jìn)行了研究 。終端控制器是一個(gè)經(jīng)過修改的 LQG 設(shè)計(jì)，它被用于設(shè)計(jì)一種 增強(qiáng)型的振動電機(jī)。 第四個(gè)任務(wù)是模擬電路 控制器的執(zhí)行和 測試閉環(huán)系統(tǒng) 。前三個(gè)任務(wù)在本文中進(jìn)行介紹。隨著對一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋，介紹了控制器執(zhí)行和完全系統(tǒng)測試的結(jié)果。 二、建模和辨識 振動 消除 系統(tǒng)的主要組成部分是一個(gè)振動 電機(jī)。這個(gè)電機(jī)將被附在任何一個(gè)需要消除表面振動的物體表面。在電機(jī)的外殼安裝一個(gè)加速計(jì)來檢測物體的振動。電機(jī)外殼的加速度可以被感應(yīng)，而電機(jī)通過被控制產(chǎn)生自身振動這樣一種方式來消除那些來自外部的干擾。消除振動通過消力電機(jī)完成。那 也就是說， 通過制 造 一個(gè)控制信號，以保持 電機(jī) 加速度為零（或接近 為零 ）， 這樣 干 擾 振動就被抵消 了 。 振動電機(jī)（圖 1），由一個(gè)物塊 1m （代表外部電機(jī)外殼）和內(nèi)部懸掛的 2m構(gòu)成的模型來表示。處于暫停模式的彈簧和阻尼器連接著這兩個(gè)物塊。電機(jī)驅(qū)動力是電磁力，它在兩個(gè)物塊之間產(chǎn)生作用，根據(jù)驅(qū)動（控制）電流 cI 的方向使物塊分離或?qū)⑽飰K拉到一起。電機(jī)驅(qū)動力就是控制力 cF 。 圖一 振動控制系統(tǒng)示意圖 電動機(jī)對作用于（不依賴頻率反饋的） 1m 上的交流干擾力作出響應(yīng)。在非常低的頻率下，懸掛將使 1m 和 2m 處于一個(gè)相對平衡中。他們的質(zhì)量被用于平衡電機(jī)往返的加速。系統(tǒng)的有效質(zhì)量就是 21 mm? 。而在非常高的頻率下， 1m 的速度和位移接近于 0，并且沒有力通過懸掛傳遞給 塊 2m 。實(shí)際上，干擾力僅僅只作用于 1m ,所以有效質(zhì)量是 1m 。超過了某個(gè)頻率范圍，在低頻與高頻方式之間就必須有一個(gè)過渡。顯然，通過懸掛物的路徑具有頻率依賴性。在高頻下，這個(gè)路徑消失，因?yàn)槲灰坪退俣融吔?0。而當(dāng)頻率降低時(shí)，這條路徑會變得越來越重要。 在一個(gè)閉環(huán)回路中，控制器將 1m 的加速度轉(zhuǎn)換為一個(gè)驅(qū)動電流，這個(gè)驅(qū)動電流會在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)對抗控制力。如果控制器在這個(gè)頻率下有效，那么 1m的加 速度將會保持接近于零。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于控制器有效地頻率下。作用于電機(jī)的干擾力幾乎不會產(chǎn)生加速度。因此，在這個(gè)頻率下有效質(zhì)量是非常大的。 在某個(gè)使控制器無效的頻率下，干擾將會產(chǎn)生 1m 的加
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