外文翻譯---反饋控制消除機(jī)械振動(dòng)-其他專業(yè)(編輯修改稿)
2025-02-24 09:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制器的設(shè)計(jì) A、性能標(biāo)準(zhǔn) 幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被選擇來(lái)評(píng)價(jià)控制器的設(shè)計(jì)。首先，超過(guò)了一些有用的頻率范圍，閉環(huán)干擾的響應(yīng)應(yīng)盡可能小。這就相當(dāng)于使虛質(zhì)量在那個(gè)變化范圍里盡可能的大。一個(gè)績(jī)效指標(biāo)就是使虛質(zhì)量至少增大為電機(jī)開環(huán)質(zhì)量的 10 倍。其次，電機(jī)漂移在任 何頻率下都不應(yīng)該過(guò)高，以避免限制懸掛物的運(yùn)行。第三，在任何頻率下，控制力都不應(yīng)該比干擾力大太多。這就保證了電機(jī)不能充分響應(yīng)的頻率時(shí) ，控制能量不會(huì)浪費(fèi)。圖 3顯示了從控制輸入到輸出的頻率響應(yīng)幅度。根據(jù)圖形顯示，很明顯，通過(guò)控制極低的頻率干擾，該控制器不會(huì)浪費(fèi)能量。 圖 3 開環(huán)控制響應(yīng) 第四，傳感器噪聲控制回路不應(yīng)被過(guò)分?jǐn)U增。第五，在所有高頻的廠共振中，環(huán)增益應(yīng)該少于 1/2。這樣還剩下誤差的雙因子源。最后，閉環(huán)的穩(wěn)定性應(yīng)該是健全的，以使物理參數(shù)的變化（或建模誤差）合理化。 B、控制器的結(jié)構(gòu) 控制器的初始 結(jié)構(gòu)由一個(gè)觀察和反饋增益矩陣組成。由于有一個(gè)直接饋通參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，這樣所得到的一個(gè)結(jié)果是，從過(guò)程干擾 w 到輸入 y ，觀察員的估計(jì)狀態(tài)不會(huì)收斂到真實(shí)的狀態(tài)。相反，它是收斂到一個(gè)虛擬的狀態(tài)，這個(gè)虛擬狀態(tài)是真實(shí)狀態(tài)與過(guò)程干擾分別與 C 和 F 矩陣相乘后的結(jié)合。這個(gè)虛擬狀態(tài)的真實(shí)與預(yù)計(jì)輸出收斂于 0。通過(guò)這個(gè)機(jī)制，可以調(diào)節(jié)輸出。 在最后的控制器設(shè)計(jì) 中 ，觀測(cè)和控制增益的計(jì)算采用線性二次 高斯 回路轉(zhuǎn)移與恢復(fù) 技術(shù) （ LQGLTR）。為了提高抗干擾 性 ，開環(huán)系統(tǒng)模型 通過(guò) 放置一個(gè)額外的控制輸入序列動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 來(lái)強(qiáng)化。增廣將在下一節(jié)進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。 卡爾曼濾波和線性穩(wěn)壓收益計(jì)算 用于 增廣系統(tǒng)模型 。相對(duì)于上述執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，矩陣權(quán)重可以通過(guò)人工調(diào)諧來(lái)獲得性能好的閉環(huán)系統(tǒng)。 C、控制器的設(shè)計(jì) 隨著極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)，觀測(cè)極點(diǎn)最初設(shè)定比廠極點(diǎn)快得多。這種方法在高頻共振時(shí)沒(méi)有提供足夠的衰減。通過(guò)移動(dòng)極點(diǎn)位置來(lái)改善性能的嘗試最好在邊緣位置。有效質(zhì)量的增加僅發(fā)生在超過(guò)一個(gè)小的頻率范圍時(shí)，并且控制能量 對(duì)于抗干擾所需的量來(lái)說(shuō)太高了。 在試圖改善有效的設(shè)計(jì)程序的性能 時(shí) ，線性二次高斯技術(shù)用于回路 的 傳遞恢復(fù) [4] [5]。卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù) R ， W 和 V （干擾輸入矩陣和噪音的干擾和協(xié)方差矩陣的過(guò)程中）被初始化到 G ， 1 和 1，其中 G是干擾輸入矩陣 。因?yàn)?W 和 V 都是標(biāo)量，這是他們的相關(guān)率而不是個(gè)體值。因此，只有 W 需要調(diào)整。對(duì)于 LQR 狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)，下面這些強(qiáng)調(diào)輸出和控制能量花費(fèi)的性 能指標(biāo)被使用。 DCNDrRCCQdtNuRuuQdtruDuCdtruyJTTTTT?????????????? ??? ?,)2())(()(200 02222???? （ 6） 系統(tǒng)的閉環(huán)方式通過(guò)調(diào)整標(biāo)量參數(shù) W 和 r 來(lái)操作。由于關(guān)鍵的性能指標(biāo)是對(duì)干擾輸入的各種反應(yīng)，因此在卡爾曼濾波響應(yīng)和 LQR 響應(yīng)中閉環(huán)性能無(wú)法直接觀察到。盡管如此， r 的影響與 LQR/LTR 原理是相一致的。例如，增大 W 會(huì)增大卡爾曼濾波器的帶寬，從高頻噪音的反應(yīng)就可見一斑。通過(guò)恢復(fù)更多的卡爾曼濾波響應(yīng)，降低 r （控制能源成本）也可以增大噪聲帶寬。因?yàn)橹挥袃蓚€(gè)參數(shù)需要調(diào)整，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展非常迅速。但是所獲得的成果幾乎可以等于那些使用極點(diǎn)的。很明顯，僅僅通過(guò)回饋一個(gè)預(yù)估的廠狀態(tài)（在這種情況下的虛擬狀態(tài)）無(wú)法獲得預(yù)期的結(jié)果。 決定通過(guò)在如圖 4 所示的控制輸入序列添加一 個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)來(lái)增強(qiáng)廠模型。增強(qiáng)的目的是為了形成開環(huán)頻率響應(yīng)，使控制器更有效地覆蓋一個(gè)特定的頻率范圍。除了將 r 設(shè)定為與輸入增廣矩陣 aB 相等外， LQR 和卡爾曼濾波的性能指標(biāo)再次被使用。因?yàn)?aD 的值為零，所以狀態(tài)控制輸入加權(quán)矩陣 N 是一個(gè)零增廣矩陣。 圖 4 帶有增強(qiáng)模型的閉環(huán)系統(tǒng) 對(duì)許多增強(qiáng)反應(yīng)進(jìn)行了探討。其中包括 1s
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