时滞磁流变弹性体隔振系统自适应模糊控制研究

• 作 者: 赖俊杰
• 机 构: 重庆大学
• 出 处: 重庆大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 磁流变弹性体隔振器 模糊控制器鲁棒性 蚁群优化算法 自适应模糊控制器 响应时间 滞后补偿器

近年来，随着精密加工与精密测量等技术的发展，微振动对精密加工精度和测量灵敏度的影响较大。传统的被动隔振器由于结构和参数固定，不能满足复杂激励环境下的隔振要求；主动隔振能量消耗大，且高频易失稳。以磁流变弹性体为代表的半主动控制技术不仅具有功耗低、稳定性好等特点，还能根据外界激励变化实时调节参数，成为振动控制领域的研究热点。实际应用中振动多具有时变性且控制系统中存在较大的延时，如何设计控制器提升磁流变弹性体隔振系统的鲁棒性、提高振动抑制效果是实现广泛工程应用的关键。因此，本文针对磁流变弹性体隔振器半主动控制应用中的这些问题，从以下几个方面进行研究：　　① 根据半主动控制原理设计模糊控制器，通过数值仿真及实验验证所设计模糊控制器在激励变化（幅值、频率）、隔振器性能变化（刚度、阻尼）以及负载质量变化下，隔振器系统的鲁棒性。　　② 针对固定参数的模糊控制器对时变振动的鲁棒性较差的问题，提出自适应模糊策略，基于蚁群优化算法实现调节量化因子和比例因子以提高算法自适应性，并与常规模糊控制器的振动衰减性能进行了对比。通过数值仿真和控制实验验证了所提出控制器对宽频带和宽幅值振动可以保持良好的振动衰减效果。　　③ 在磁流变弹性体隔振系统实时控制中，系统延时来源复杂多样且对控制器性能影响较大。针对控制系统滞后问题，分析了时滞的来源，研究了控制系统延时对性能的影响，通过理论推导出系统滞后的变化规律，预估了系统滞后大小。　　④ 由延时引起的控制信号和响应信号之间相位差会影响振动抑制效果，甚至放大振动。为了进一步提高控制器性能，推导了延时影响因素和延时之间的函数关系。设计了具有自调整的滞后补偿器。并通过实验验证了设计的滞后补偿机制能够进一步提高振动衰减效果，拓宽振动控制频率范围，且具有更低的能耗。