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基于惯性作动器的四边固支板振动主动控制
| 论文题名： | 基于惯性作动器的四边固支板振动主动控制 |
| 关键词： | 汽车振动;四边固支板;惯性作动器;PID控制;自抗扰控制 |
| 摘要： | 振动是日常生活中常见的现象，汽车运行过程中也伴随着振动，如由于路面不平和空气气流而产生的振动，发动机工作产生的振动等。这些振动不仅会影响乘坐舒适性，还会影响汽车的使用寿命，甚至可能对人体健康产生不利影响。因此本文选择汽车中比较常见的固支板结构作为研究对象，基于惯性作动器结合PID控制和自抗扰控制进行理论研究和实验验证，本文主要工作和创新点包括如下内容: 首先，引入PID控制和自抗扰控制，介绍PID控制和自抗扰控制的基本原理，并提出P、I、D和PID控制的传递函数，设计出三阶线性自抗扰控制器，建立三阶线性扩张状态观测器，得到三阶线性自抗扰控制器的传递函数。 其次，引入惯性作动器，建立惯性作动器运动方程，分析惯性作动器动态特性得到惯性作动器的工作范围:被控对象的固有频率应大于自身固有频率。建立单自由度系统，并分析出在惯性作动器作用下，单自由度系统在PID控制和自抗扰控制下系统的稳定性和控制效果，结果显示:惯性作动器的动态特性降低了系统的稳定性;PID控制的控制效果优于P、I和D控制;自抗扰控制控制效果较好，且提升味的值或降低b0值可以起到较好的控制效果。 再次，建立四边固支板的数学模型得到振动微分方程，由模态分析法得到固支板的状态空间方程。在研究单自由度系统振动主动控制的基础上，取固支板前五阶模态进行研究，根据Bode图中系统的响应来优化传感器与作动器布置位置，并结合惯性作动器作用下固支板在PID控制和自抗扰控制下的稳定性和控制效果分析，结果显示:惯性作动器用于固支板振动控制是可行的，PID控制和自抗扰控制都能有很好的控制效果。利用LQR基于振动能量的最优控制律计算出最优反馈控制系数，对四边固支板进行仿真分析，说明本文所设计的LESO符合使用要求。 最后，为了验证理论分析的准确性，搭建四边固支板振动主动控制实验平台，分别验证固支板在PID和白抗扰控制下的控制效果，并且验证自抗扰控制器各参数对控制性能的影响，最终的实验结果和前文理论分析一致。 |
| 作者： | 陆路 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李竞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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