自抗扰复合振动控制系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115045953A(43)申请公布日2022.09.13(21)申请号202210662819.9(22)申请日2022.06.13(71)申请人扬州工业职业技术学院地址225000江苏省扬州市邗江区汊河街道扬州工业职业技术学院(72)发明人周峰蒋煜琪许子航汤俊杰(74)专利代理机构北京远大卓悦知识产权代理有限公司11369专利代理师靳浩(51)Int.Cl.F16F15/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称自抗扰复合振动控制系统(57)摘要本发明公开了一种自抗扰复合振动控制系统，将在悬臂梁结构上采集到的双极性正弦振动信号转换为第一电压信号；将第一电压信号进行偏移处理，得到第二电压信号；通过第二电压信号和扩张状态观测器计算出控制量；将控制量转换为双极性的第三电压信号；使第三电压信号通过功率放大器输出至设置在悬臂梁结构上的作动器，实现振动抑制。利用自抗扰技术核心环节的扩张状态观测器，不仅能得到不确定对象的各个状态量，还能获得对象模型中内外总扰动的实时估计量，把该估计值补偿到控制系统中，就可以抑制干扰，进而改善系统的性能。而且简化后的线性自抗扰控制系统的参数更少，控制结构的实现更加简单，参数设计的工作量大幅减少，有利于工程应用。CN115045953ACN115045953A权利要求书1/2页1.一种自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，包括：将在悬臂梁结构上采集到的双极性正弦振动信号转换为第一电压信号；将所述第一电压信号进行偏移处理，得到第二电压信号；通过所述第二电压信号和扩张状态观测器计算出控制量；将所述控制量转换为双极性的第三电压信号；使所述第三电压信号通过功率放大器输出至设置在所述悬臂梁结构上的作动器，实现振动抑制。2.根据权利要求1所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，还包括：通过积分器将所述第一电压信号转换为速度电压信号。3.根据权利要求1所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，在将所述控制量转换为双极性的第三电压信号之后，还包括：通过数字IIR滤波器对所述第三电压信号进行滤波。4.根据权利要求2所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，将所述第一电压信号进行偏移处理，得到第二电压信号，包括：通过加法电路对所述第一电压信号叠加一固定电压，得到所述第二电压信号。5.根据权利要求4所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，在将所述第一电压信号进行偏移处理，得到第二电压信号之前，还包括：通过分压电路对所述第一电压信号进行分压处理，使所述第一电压信号衰减至原先的1/6～1/3。6.根据权利要求5所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，还包括：电压跟随器，设置在所述分压电路和所述加法电路之间，所述电压跟随器用于隔离所述积分器和所述加法电路对所述第二电压信号的影响。7.根据权利要求5所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，在通过所述第二电压信号和扩张状态观测器计算出控制量之前，还包括：通过增益环节电路将所述第二电压信号从数字信号还原为模拟信号，再通过信号增减环节补偿至与所述第一电压信号相同的大小。8.根据权利要求7所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，在将所述控制量转换为双极性的第三电压信号之前，还包括：通过限幅器对所述控制量进行输出限制；通过数模转换器将所述控制量从数字信号转换为模拟信号。9.根据权利要求1所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，通过所述第二电压信号和扩张状态观测器计算出控制量，包括：通过所述悬臂梁结构的动力学方程和状态空间方程，获取系统参数；其中，所述系统参数包括所述悬臂梁结构的运动位移量、所述悬臂梁结构的质量、所述悬臂梁结构的阻尼和所述悬臂梁结构的刚度；根据所述系统参数获取所述悬臂梁结构的状态空间模型；对所述状态空间模型建立所述扩张状态观测器；调整所述扩张状态观测器的增益系数，并引入线性控制律，获取自抗扰复合控制律；对所述自抗扰复合控制律进行离散化处理，得到所述控制量。2CN115045953A权利要求书2/2页10.根据权利要求9所述的自抗扰复合振动控制系统，其特征在于，还包括：通过所述扩张状态观测器输出总干扰与状态量估计值；通过前馈补偿所述总干扰；根据所述状态量估计值设置所述线性控制律；计算当前所述自抗扰复合控制律对应的振动位移输出并计算振动位移误差；根据所述振动位移误差重新调整所述输出总干扰和所述状态量估计值，使得所述自抗扰复合控制规律对应的振动位移输出误差在预设范围内。3CN115045953A说明书1/7页自抗扰复合振动控制系统技术领域[0001]本发明涉及悬臂梁结构的振动控制技术领域，具体涉及一种自抗扰复合振动控制系统。背景技术[0002]悬臂梁结构具有重量轻、可靠性高、刚度大等优点，