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振动与冲击
第卷第期
智能桁架结梅振动的仿人智能控制
罗晓平黄海
北京航空航天大学宇航学院,北京
摘要为了研究高效实用的智能结构控制方法,将仿人智能控制应用于带压电作动器的空间桁架结构
的振动主动控制,针对其稳定性差的缺点,提出包括模糊控制策略在内的三种改进方法。在中对三棱柱智能桁
架结构的振动控制进行了仿真,并在/综合实验环境下进行了多种激励条件下的物理仿真实验。仿真
和实验均使结构的一阶振幅迅速降低%以上,对高阶频率的振动控制也取得满意的效果,表明能更快地控制结
构振动,改进后的较好地解决了控制过程中快速性、精确性与稳定性之间的矛盾。
关键词:智能结构,仿人智能控制,主动振动控制,模糊控制
中图分类号;; 文献标识码: ‘
制效果会更好,反馈信号可表示为
引言
曰.
经过多年发展,智能结构技术已日臻成熟,并首先压电作动器控制电压
在航空航天领域得到应用⋯。有关学者对自适应结构一
控制进行了大量研究,这些研究多以简单结构为例进式中, 为控制电压向量,增益矩阵,
行,期望找到高效实用的结构振动控制方法。本文,,⋯,,为压电主动构件数。控制力可近似
在将和成功地应用于大型空间复杂智能桁架表示成
结构的振动主动控制的基础上,对仿人智能控制进
行研究,针对其不足加以改进,进一步提高控制效果, 一引
在/中对结构控制系统进行了仿真,并其中为力增益,。
在/综合实验环境下进行了桁架结构将代入可得闭环系统方程
的振动控制实验,取得令人满意的效果。茹曰曰

结构控制系统有限元模型
对同位位移反馈,曰曰是正定或半
自适应桁架结构系统分析采用有限元建模,它是正定的矩阵,控制的结果相当于增加了结构阻尼。对
典型的多自由度动力学系统,在系统坐标系下,考虑结异位反馈,只要反馈信号和反馈增益选择恰当,使
构的阻尼,结构控制系统的机电耦合运动微曰曰正定,同样可保证系统稳定并得到全局
分方程可表示为: 控制效果。
曰。仿人智能控制

. 仿人智能控制原型
式中、、分别为结构系统的质量矩阵、机电
仿人智能控制总结人的控制经验,模仿
耦合刚度矩阵和机电耦合阻尼矩阵,曰是压电主动构
专家的行为,以产生式规则描述其在控制方面的启发
件单元的位置矩阵, 、、分别是结构节点
与直觉推理行为,根据被调量偏差及变化趋势决定控
位移向量、压电主动构件产生的控制力向量和外激励
制策略。当控制系统的控制误差趋于增大时,仿人控
力向量,它们是时间的函数。对自适应桁架结构
制器发出强烈的控制作用,比例系数可以取得很大,抑
曰,曰和分
制误差的增加;而当误差有回零趋势,开始下降时,仿
别是桁架杆单元的等效机电耦合刚度和阻尼系数,曰
人控制器减小控制作用。具有多种控制模态,其
是单元的方向余弦矩阵。
控制在多模态间交替转换,能完美地协调控制系统中
根据实验,压电主动元件的输出力相位滞后于作
诸多相互矛盾的控制性能要求,如鲁棒性与精确性,快
动电压约。,相当于一微分器。因此采用位移反馈控
速性与平滑性等。它对缺乏精确模型的对象可进行有
收稿日期:—一修改稿收到日期:—效的控制,