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摘要:本发明公开了一种四面固支板振动抗干扰复合滑模控制系统及方法,基于模型设计的四面固支板复合滑模控制系统针对于固支板复杂边界条件、模型不确定性以及外界未知激励干扰导致滑模振动控制过程中抗干扰导致的抖振问题,以及当前以代码为核心开发的控制算法的繁琐问题,基于NIPCIe模型设计一种扩张状态观测器ESO和滑模控制结合的复合滑模振动控制系统。
主权项:1.一种四面固支板振动抗干扰复合滑模控制系统,其特征在于,包括:四面固支板振动模块,包括四面固支板,能够实现振动运动,所述四面固支板的模型具体为:其中,y为振动结构模态位移;为振动结构模态速度,为振动结构模态加速度,m为振动结构模态质量、c为振动结构模态阻尼、k为振动结构模态刚度;Fd表示振动系统中未知的外界干扰;α0为力因子、V为压电元件的施加控制电压;控制模块,包括扩张状态观测器和滑模控制器,通过扩张状态观测器估计四面固支板振动系统的内外总干扰及该系统的位移跟踪误差及速度跟踪误差,将振动系统的位移跟踪误差e1的估值z1以及振动系统的速度跟踪误差e2的估值z2输入到所述滑模控制器,基于所述z1及z2得到系统滑模面并计算得到滑模控制律即输出的滑模控制量v;将振动系统的内外总干扰f的估值z3代入该滑模控制量v,形成四面固支板振动系统的总控制量u,将所述总控制量反馈至控制模块的输入端,同时输入采集执行模块,其中,所述滑模控制器具体为:系统滑模面s:其中,c>0为滑模面设计常数,e1为振动系统位移跟踪误差,通过扩张状态观测器估计得到,则为振动系统位移跟踪误差的微分;滑模趋近律其中,η0为符号函数sgns开关增益,k为系统到达滑模面的速率,ks为指数趋近项;滑模控制律v=-1b0ce2+ks+η′sgns,其中,η′为切换项增益,e2振动系统速度跟踪误差,常数b0为控制器的增益估值,b0≈b,b为控制器实际增益;采集执行模块,包括NI-PCIe采集卡和功率放大器,能够放大总控制量信号并输入四面固支板振动模块以控制其振动,同时采集四面固支板振动模块的振动信号输入控制模块。
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