【CN110044577A】基于变论域模糊控制的多模态振动主动控制方法【专利】
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910307227.3
(22)申请日 2019.04.17
(71)申请人 大连理工大学
地址 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工
路2号
(72)发明人 刘巍 温正权 周孟德 姚壮
唐琳琳 梁冰 贾振元
(74)专利代理机构 大连理工大学专利中心
21200
代理人 关慧贞
(51)Int.Cl.
G01M 9/04(2006.01)
G01M 9/08(2006.01)
G05B 13/04(2006.01)
G05D 19/02(2006.01)
(54)发明名称
基于变论域模糊控制的多模态振动主动控
制方法
(57)摘要
本发明基于变论域模糊控制的多模态振动
主动控制方法属于振动控制领域，涉及一种多模
态振动系统的变论域模糊振动主动控制方法。
该
方法考虑了高低阶模态振动特性及阻尼振动时
域信号的非线性特性，采用变时域模糊控制方法
实现高低阶输出比重系数的合理分配。
以低、高
阶振动烈度作为输入量，通过振动系统特性计算
得到参数以修正变论域模糊控制器输入量论域，
通过变论域模糊控制器计算得到控制比重系数，
通过模糊P控制器计算得到比例系数，各阶系数
与时域信号计算输出控制信号实现多模态振动
主动控制。
该方法提高了系统的收敛速度、控制精度及输出效率，可调整参数以适应系统自身特性变化及外界扰动，
适应性好。
权利要求书3页 说明书8页 附图5页CN 110044577 A 2019.07.23
C N 110044577
A
1.一种基于变论域模糊控制的多模态振动主动控制方法，其特征是，该方法考虑了高低阶模态振动特性及阻尼振动时域信号的非线性特性，采用变时域模糊控制方法实现高低阶输出比重系数的合理分配；以低、高阶振动模态时域信号短时均方根值作为输入量，以低、高阶控制信号比重系数作为输出量设计均匀模糊子集的模糊比重控制器；对振动系统进行模态测试，通过振动范围确定系统的量化因子，通过测量得到的系统阻尼比计算得到等比因子和滑动因子；以低阶模态加速度信号及其变化率作为输入量，通过模糊P控制器计算比例因子；将比例因子与各阶比重系数相乘得到各阶比例系数，比例系数与各阶加速度信号相乘得到输出控制信号，实现多模态振动系统的振动主动控制；方法的具体步骤如下：
步骤1安装振动模拟系统
振动模拟系统由加速度传感器1，飞行器模型2，测力天平3，支杆4，压电陶瓷作动器5，计算机6，信号放大器7，实时控制器8组成；飞行器模型2通过置于飞行器模型2尾部的测力天平3与支杆4相连，加速度传感器1安装于飞行器模型2外表面，实时控制器8将加速度传感器1测量的振动加速度信号传输给计算机6，通过计算机6计算控制信号，经信号放大器7将电压信号传给压电陶瓷作动器5，压电陶瓷作动器输出反向力矩实现振动抑制；
步骤2设计均匀模糊子集的模糊比重控制器
以低、高阶振动模态时域信号NT时间内低、高阶模态振动烈度a RMS -l 、a RMS -h 衡量实时振动强度，并将其作为输入量，
其公式为：
其中，N为单次处理加速度信号数量，T为采样时间，为NT时间内加速度均方值，a i 为NT时间内i时刻加速度值；
以低、高阶控制信号比重系数k l 、k h 作为输出量；通过比较低、高阶振动模态振动烈度，确定低、高阶控制信号比重系数，既防止超调、又防止比重不足，具体控制规则为：
1)当a RMS -h 较大、a RMS -l 也较大时，k h 较大、k l 中等偏小，以防止合输出过大，导致超调，
2)当a RMS -h 较大、a RMS -l 较小时，k h 适中、k l 中等偏小，使得系统有较好的稳态性能，
3)当a RMS -h 较小、a RMS -l 较大时，k h 较小、k l 适中，使得低阶模态得到有效控制的同时系统具有较好的稳态特性，
4)当a RMS -h 较小、a RMS -l 也较小时，k h 较小、k l 适中，使得衰减较慢的低幅振动能有效控制，又防止高频信号对系统产生震荡；
5)当a RMS -h 适中、a RMS -l 也适中时，k h 中等偏小、k l 较大，高阶模态衰减较快，在中等振幅时所需外界控制作用较小，较大的比重使低阶模态的响应速度增快；
模糊输入变量a RMS -l 、a RMS -h 基础论域均为[0,24]，模糊集合均为{NB ,NM ,NS ,Z ,PS ,PM ,PB}，边界隶属度函数选用Trapezoid，中间隶属度函数选用Triangle，均匀分布于论域上；
模糊输出变量k l 、k h 论域均为[0,0.9]，模糊集合均为{0,1,2,3,4,5,6}，边界隶属度函数选用Trapezoid，中间隶属度函数选用Triangle，均匀分布于论域上；采用取小“与”算法，
权 利 要 求 书1/3页2CN 110044577 A。
