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机械谐振系统实验平台动力学特性及实验方法研究
1
作者 张永立 张永弟 +1 位作者 赵月静 于冬梅 《河北工业科技》 CAS 2024年第1期77-84,共8页
为了改善自动控制原理及相近课程的教学效果,促进一体化课程建设,研制了机械谐振系统实验平台。首先,建立了实验平台的数学模型,详细分析了所提出的机械谐振系统的非线性动力学特性,讨论了实验平台系统的L_(2)稳定性和李雅普诺夫稳定性... 为了改善自动控制原理及相近课程的教学效果,促进一体化课程建设,研制了机械谐振系统实验平台。首先,建立了实验平台的数学模型,详细分析了所提出的机械谐振系统的非线性动力学特性,讨论了实验平台系统的L_(2)稳定性和李雅普诺夫稳定性;其次,介绍了实验平台的软硬件组成及其实际应用方法;最后,用仿真实验和物理实验对机械谐振系统实验平台进行了验证。结果表明:通过机械谐振系统实验平台,能直观地展示二阶系统的时域响应特性与频率响应特性,以及PID、LQR和基于李雅普诺夫函数的抑振控制器的控制特性。所设计的机械谐振系统实验平台能够更好地辅助完成控制工程相关课程的教学任务,并为控制工程科研工作提供技术支持。 展开更多
关键词 系统建模 机械谐振系统 系统分析 稳定性 控制器
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基于锁相环型扩张状态观测器的双惯量弹性伺服系统机械谐振抑制方法
2
作者 吴春 王超 +1 位作者 郑露华 南余荣 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5680-5691,共12页
针对双惯量弹性伺服系统存在的机械谐振问题,提出一种基于锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO)的机械谐振抑制策略。与常规ESO相比,PLL-ESO方法在相同的极点配置情况下具有更高带宽和更大相位裕度,有助于提高机械谐振的抑制动态特性和稳定... 针对双惯量弹性伺服系统存在的机械谐振问题,提出一种基于锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO)的机械谐振抑制策略。与常规ESO相比,PLL-ESO方法在相同的极点配置情况下具有更高带宽和更大相位裕度,有助于提高机械谐振的抑制动态特性和稳定性。实验结果表明,所提PLL-ESO方法可以有效地抑制机械谐振,且相比陷波滤波器和常规ESO方法具有更快的谐振抑制速度和更高的抑制精度。同时,实验还对观测器无阻尼固有频率和系统参数鲁棒性进行了分析,验证了PLL-ESO在宽无阻尼固有频率范围内都能抑制机械谐振,且输入参数摄动会影响谐振抑制的快速性和稳态精度。 展开更多
关键词 双惯量弹性伺服系统 机械谐振 锁相环型扩张状态观测器(PLL-ESO) 谐振频率
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基于PLC技术的建筑施工电气传动机械谐振自动控制方法研究
3
作者 岳涛 《中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术》 2024年第11期200-203,共4页
在建筑施工发展速度持续加快的新时期下,传动机械逐渐成为建筑施工中的重要部分。但是,因为传动机械的特殊性强,谐波现象出现的概率高,使得施工效率迟迟得不到提升,机械疲劳寿命缩短。为将现存的各类问题解决,本文以PLC技术为依据,围绕... 在建筑施工发展速度持续加快的新时期下,传动机械逐渐成为建筑施工中的重要部分。但是,因为传动机械的特殊性强,谐波现象出现的概率高,使得施工效率迟迟得不到提升,机械疲劳寿命缩短。为将现存的各类问题解决,本文以PLC技术为依据,围绕建筑施工展开,深入探索电气传动机械谐振自动控制方法。结合最终的效果来看,此方法的应用,对电气传动机械谐振现象的把控有促进作用,有助于施工效率的提升,对机械使用寿命的延长大有裨益。 展开更多
关键词 PLC技术 建筑施工 电气传动 机械谐振 自动控制
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基于PLC的直驱永磁风电机组机械谐振自动控制方法 被引量：2
4
作者 谢祥 《流体测量与控制》 2023年第1期35-39,53,共6页
为降低变流器的滤波器滤波电容扩大引起的电力系统谐振恶化情况,提出了基于可编程逻辑控制器(PLC)的直驱永磁风电机组机械谐振自动控制方法。首先,基于直驱永磁风电机组结构,构建风力机空气动力模型,分析全功率变流器的功率特性,研究直... 为降低变流器的滤波器滤波电容扩大引起的电力系统谐振恶化情况,提出了基于可编程逻辑控制器(PLC)的直驱永磁风电机组机械谐振自动控制方法。首先,基于直驱永磁风电机组结构,构建风力机空气动力模型,分析全功率变流器的功率特性,研究直驱永磁风电机组机械谐振特性;其次,结合研究结果采用PLC编制相关控制程序,应用参数自整定模糊PID控制方法在PLC的中央处理器内保存、处理所编制的程序以及风电机组相关设置;最后,经由中央处理器调动相关指令信息后,以信号形式返回至执行机构完成指令,实现直驱永磁风电机组机械谐振控制。实验结果表明:该方法可较好地抑制直驱永磁风电机组机械谐波电流;全功率变流器并网三相输出侧的电压、电流可在0.10 s内恢复稳定,滤波器三相、单相输出侧的输出电压分别在约0.02、0.12 s接近稳定;同时可有效抑制非线性负载对直驱永磁风电机组电流的扰动。 展开更多
关键词 可编程逻辑控制器 直驱永磁 风电机组 机械谐振控制 全功率变流器
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光电设备伺服系统机械谐振检测和抑制 被引量：2
5
作者 杨松涛 和丽清 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期84-89,共6页
在现代国防军工领域,光电系统被广泛应用于火控、侦察、制导等武器系统中。随着目标机动性能的提升,光电武器系统对其伺服系统动态性能的需求也不断提高,光电伺服系统的带宽也要随之拓展。但机械系统固有特征不会改变,接近或者超过自然... 在现代国防军工领域,光电系统被广泛应用于火控、侦察、制导等武器系统中。随着目标机动性能的提升,光电武器系统对其伺服系统动态性能的需求也不断提高,光电伺服系统的带宽也要随之拓展。但机械系统固有特征不会改变,接近或者超过自然机械共振频率的驱动能量就会引起机械谐振。为了提高光电伺服系统性能,需对检测和抑制机械谐振的问题进行研究。首先通过激励信号性质分析,选取性质优良、计算简单的激励信号对光电伺服系统的机械谐振进行参数辨识,然后设计可参数化的陷波滤波器进行在线参数调整,就可实现快速有效地机械谐振抑制。实验结果表明,该机械谐振检测和抑制的方案能够精确地检测机械谐振频率,很好地抑制机械谐振产生的影响,提高光电伺服系统的动态性能。 展开更多
关键词 光电伺服系统 伪随机序列 陷波滤波器 机械谐振
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伺服系统机械谐振的在线检测及其抑制
6
作者 袁铖 李翔龙 +1 位作者 杨铭 陈兵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第11期178-181,共4页
伺服系统中的传动环节一般具有一定的弹性,会导致伺服系统产生机械谐振,需要准确检测谐振并将其抑制。在保证伺服系统性能的前提下,引入陷波滤波器抑制机械谐振。设计了一套基于振动信号频谱的陷波器参数整定策略,可以自动设定陷波器陷... 伺服系统中的传动环节一般具有一定的弹性,会导致伺服系统产生机械谐振,需要准确检测谐振并将其抑制。在保证伺服系统性能的前提下,引入陷波滤波器抑制机械谐振。设计了一套基于振动信号频谱的陷波器参数整定策略,可以自动设定陷波器陷波频率、宽度、深度参数;设计了基于SDFT(滑动傅里叶变换)的频谱提取算法,可以快速准确获取当前系统的谐振频率,在不依赖于伺服系统机械参数的条件下自动整定陷波器参数,抑制机械谐振。实验证实谐振检测方法的准确性和陷波器参数整定的有效性,该方案可以准确地检测伺服系统谐振并完成谐振的自适应抑制。 展开更多
关键词 机械谐振 陷波滤波器 频谱计算 谐振检测
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考虑时变啮合刚度的多惯量伺服系统机械谐振分析及抑制方法研究 被引量：1
7
作者 李文礼 陆宇 +3 位作者 郭栋 刘永康 石晓辉 严海燕 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第19期164-171,179,共9页
为了更深入的研究多惯量伺服系统振动的机理,考虑齿轮传动过程中时变啮合刚度对机械谐振的影响,在传统双惯量伺服系统模型基础上建立四惯量伺服系统模型;分析系统机械谐振产生机理,利用时变波形近似表示齿轮副啮合刚度值,对比有无齿轮... 为了更深入的研究多惯量伺服系统振动的机理,考虑齿轮传动过程中时变啮合刚度对机械谐振的影响,在传统双惯量伺服系统模型基础上建立四惯量伺服系统模型;分析系统机械谐振产生机理,利用时变波形近似表示齿轮副啮合刚度值,对比有无齿轮时变啮合刚度的伺服系统模型机械谐振表现特征。采用模型预测控制方法对包含时变啮合刚度的四惯量伺服系统的机械谐振进行抑制控制;设计了基于状态空间表达式的模型预测控制器,通过仿真试验对比常规PID控制方法进行验证,结果表明利用模型预测控制方法能有效的抑制多惯量伺服系统的机械谐振。 展开更多
关键词 多惯量伺服系统 机械谐振分析 时变啮合刚度 模型预测控制 机械谐振抑制
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基于自适应陷波滤波器的在线机械谐振抑制 被引量：45
8
作者 杨明 郝亮 徐殿国 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期63-69,共7页
针对不断拓展的伺服系统带宽将会超过系统固有机械谐振频率而引发机械谐振,克服原本被忽略的弹性部件的影响以提高伺服系统性能,采用自适应陷波滤波器进行在线机械谐振抑制.首先对双惯量弹性负载模型进行理论分析,解释及验证了机械谐振... 针对不断拓展的伺服系统带宽将会超过系统固有机械谐振频率而引发机械谐振,克服原本被忽略的弹性部件的影响以提高伺服系统性能,采用自适应陷波滤波器进行在线机械谐振抑制.首先对双惯量弹性负载模型进行理论分析,解释及验证了机械谐振机理及现象.通过FFT法实时分析电磁转矩电流,可以在线快速辨识机械谐振特性,并以此辨识结果在线自动整定陷波滤波器参数,快速有效地抑制机械谐振.实验结果表明,该方案能够在线自动抑制弹性负载引起的谐振问题.离散化的高刚度谐振系统将以自然谐振频率持续振荡,而在线自适应滤波器无需对控制器参数进行改变,即可满足系统高刚度控制的同时抑制谐振. 展开更多
关键词 伺服系统 弹性负载 在线机械谐振抑制 陷波滤波器 FFT
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转速负反馈在伺服系统机械谐振抑制中的应用研究 被引量：14
9
作者 杨影 张杰鸣 +2 位作者 徐国卿 王爽 汪飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期5459-5469,共11页
伺服电机驱动系统中的弹性连接装置会引发机械谐振。该文提出基于转速负反馈的机械谐振抑制方法,该方法将转速中包含谐振频率的频率分量反馈补偿给电磁转矩处,使得系统阻尼系数增大的同时能够保证系统动态响应性能。并给出参数设计方法... 伺服电机驱动系统中的弹性连接装置会引发机械谐振。该文提出基于转速负反馈的机械谐振抑制方法,该方法将转速中包含谐振频率的频率分量反馈补偿给电磁转矩处,使得系统阻尼系数增大的同时能够保证系统动态响应性能。并给出参数设计方法,首先利用负载转速/电磁转矩间传递函数、负载转速/给定转速间传递函数分析反馈系数对机械谐振抑制效果的影响,为了得到最优控制性能,提出利用权衡系数对反馈系数进行评估,权衡抑制效果和系统整体响应性能而得出反馈系数最优取值范围;利用转速增量与输出电磁转矩增量的相位关系,得出滤波时间常数取值范围与轴系刚度系数和谐振频率的定量关系,证明了转速负反馈抑制方法对负载惯量变化的鲁棒性,为该方法工程应用提供理论指导。仿真与实验研究表明按照该文提出的参数设计方法设计的转速负反馈能有效抑制机械谐振,该方法对负载惯量变化具有强鲁棒性。 展开更多
关键词 机械谐振 转速负反馈 参数设计 鲁棒性
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伺服系统机械谐振抑制的自适应模糊控制方法 被引量：12
10
作者 杜仁慧 陶春荣 +2 位作者 张伟 张杰 孙晋先 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期116-122,共7页
针对伺服系统中普遍存在的机械谐振问题,建立了系统的状态方程模型。将与机械谐振密切相关的系统参数设为不确定变量,采用自适应模糊逻辑系统在线估计包含这些参数的非线性环节,并基于反步法设计了自适应模糊控制器,有效地抑制了伺服系... 针对伺服系统中普遍存在的机械谐振问题,建立了系统的状态方程模型。将与机械谐振密切相关的系统参数设为不确定变量,采用自适应模糊逻辑系统在线估计包含这些参数的非线性环节,并基于反步法设计了自适应模糊控制器,有效地抑制了伺服系统中机械谐振的影响。采用李雅普诺夫方法证明了伺服系统位置跟踪误差的指数收敛性。仿真实验表明本方法具有很好的自适应性能,能够减小系统传递力矩的振荡,显著提高伺服跟踪的精确度和动态性能。 展开更多
关键词 伺服系统 机械谐振 反步法 自适应模糊控制 李雅晋诺夫函数
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双惯量弹性负载系统机械谐振机理分析及谐振特征快速辨识 被引量：16
11
作者 杨明 郝亮 徐殿国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期112-120,共9页
重点分析带弹性传动装置的双惯量系统机械谐振机理,首先对比连续系统开、闭环幅频特性与固有谐振特征的定量关系,确定谐振模式;进一步针对离散系统,分析控制器刚度对离散闭环系统谐振的影响,确定离散系统持续振荡状态下谐振频率即为NTF... 重点分析带弹性传动装置的双惯量系统机械谐振机理,首先对比连续系统开、闭环幅频特性与固有谐振特征的定量关系,确定谐振模式;进一步针对离散系统,分析控制器刚度对离散闭环系统谐振的影响,确定离散系统持续振荡状态下谐振频率即为NTF频率。通过谐振机理的分析可知固有机械谐振特征对于消除谐振影响显得尤为重要。研究了基于伪随机序列和Chirp信号的两种快速谐振特性获取方法。通过辨识的谐振频率可以确定陷波滤波器参数。仿真及实验结果证实了该谐振特征获取方法的准确性和在此基础上的谐振抑制效果。 展开更多
关键词 伺服系统 机械谐振 谐振特征辨识 伪随机序列 CHIRP信号
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基于高阶滑模和加速度反馈的机械谐振抑制方法 被引量：19
12
作者 于晶 冯勇 郑剑飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1133-1136,共4页
提出一种基于高阶滑模和加速度反馈的机械谐振抑制方法.针对永磁同步电机定子电流和电机转速分别设计了高阶滑模控制器.采用非奇异终端滑模面,使得定子电流在有限时间收敛.速度环引入加速度反馈,降低机械谐振的影响.仿真结果表明,与PI... 提出一种基于高阶滑模和加速度反馈的机械谐振抑制方法.针对永磁同步电机定子电流和电机转速分别设计了高阶滑模控制器.采用非奇异终端滑模面,使得定子电流在有限时间收敛.速度环引入加速度反馈,降低机械谐振的影响.仿真结果表明,与PI控制器分别结合陷波器以及加速度反馈的方法相比,所提方法可以有效抑制机械谐振,在保证动态响应性能的同时,增强了系统对于负载扰动的鲁棒性. 展开更多
关键词 永磁同步电机 机械谐振 高阶滑模 加速度反馈
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热声发电系统最大电能输出阻抗匹配及机械谐振特性分析 被引量：8
13
作者 夏加宽 李文瑞 +1 位作者 何新 张健 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第22期5908-5914,共7页
为获得热声发电系统最大电能输出和声功捕获,该文以横向磁通永磁直线发电机为例,采用力–电类比法建立热声发电系统等效模型,研究电磁力、次级速度与阻抗之间的关系,推导热声发电系统等效阻尼的表达式,并分析电抗对等效阻尼的影响。在... 为获得热声发电系统最大电能输出和声功捕获,该文以横向磁通永磁直线发电机为例,采用力–电类比法建立热声发电系统等效模型,研究电磁力、次级速度与阻抗之间的关系,推导热声发电系统等效阻尼的表达式,并分析电抗对等效阻尼的影响。在此基础上,基于最大电能输出进行阻抗匹配,并采用相量法分析阻抗匹配对机械谐振条件的影响,推导出谐振弹簧劲度系数表达式。最后,通过直线振荡系统实验平台验证阻抗匹配及弹簧谐振劲度系数理论推导的准确性,为热声发电系统直线发电机的设计提供理论指导。 展开更多
关键词 热声发电系统 最大电能输出 阻抗匹配 机械谐振 劲度系数
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基于轴矩限幅控制的机械谐振抑制技术 被引量：12
14
作者 杨明 王璨 徐殿国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期58-64,共7页
为了探究伺服驱动系统中,由于机械传动装置有限的刚度而引发的机械谐振现象,甚至当振幅较大,超过轴系所能承受的最大转矩范围而引发系统安全问题,在双惯量弹性系统模型基础上,研究速度环控制器的4种不同实现方法的控制性能,即工程设计... 为了探究伺服驱动系统中,由于机械传动装置有限的刚度而引发的机械谐振现象,甚至当振幅较大,超过轴系所能承受的最大转矩范围而引发系统安全问题,在双惯量弹性系统模型基础上,研究速度环控制器的4种不同实现方法的控制性能,即工程设计法、极点配置法、轴矩状态反馈法设计的PI控制器和模型预测控制器。通过4种方法的仿真结果,分析了相应的控制效果,同时验证了模型预测控制为最优的控制策略:在抑制机械谐振的同时,可以在保证系统快速动态性能的基础上,对轴矩实现任意限幅功能,从而加强系统运行的安全性。 展开更多
关键词 伺服驱动系统 机械谐振 轴矩限幅 模型预测控制
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基于PI控制的双惯量弹性系统机械谐振的抑制 被引量：21
15
作者 王璨 杨明 徐殿国 《电气传动》 北大核心 2015年第1期49-53,共5页
伺服驱动系统中传动机构的弹性装置随着控制刚度的增加将引发机械谐振。针对此问题,通过Simulink仿真工具建立系统模型,分别采用相同半径、相同阻尼系数、相同实部3种不同极点配置方案设计PI参数,进而调节系统极点位置,减小系统振荡。... 伺服驱动系统中传动机构的弹性装置随着控制刚度的增加将引发机械谐振。针对此问题,通过Simulink仿真工具建立系统模型,分别采用相同半径、相同阻尼系数、相同实部3种不同极点配置方案设计PI参数,进而调节系统极点位置,减小系统振荡。仿真结果表明系统抑制谐振能力与负载-电机惯量比R密切相关,应根据不同R值选择相应配置方案。此外,还通过仿真对比传统PI控制与IP控制的区别,传统PI控制相当于为4阶系统增加一不可自由配置的零点。 展开更多
关键词 双惯量系统 机械谐振 主动抑制 极点配置法 惯量比
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抑制机械谐振的一种改进的数字滤波器 被引量：10
16
作者 杨辉 范永坤 舒怀亮 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第B12期30-32,39,共4页
分析了机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,在传统双 T 网络的基础上,提出了一种改进的数字滤波器。该滤波器可以通过适当的参数修改达到控制机械谐振点陷波幅值的效果。实验表明,本文提出的改进的数字滤波器滤波效果好于传统的双 T ... 分析了机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,在传统双 T 网络的基础上,提出了一种改进的数字滤波器。该滤波器可以通过适当的参数修改达到控制机械谐振点陷波幅值的效果。实验表明,本文提出的改进的数字滤波器滤波效果好于传统的双 T 网络滤波器。 展开更多
关键词 数字滤波器 机械谐振 谐振频率 双T网络
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伺服系统机械谐振问题的研究 被引量：13
17
作者 胡清 童怀 《电气传动》 北大核心 2000年第3期7-11,共5页
本文提出一种新型的 FIR滤波补偿器 ,并把它用在伺服系统中 ,用来抑制机械谐振。文中给出其计算机仿真及实验研究结果。结果表明 :采用 FIR补偿器可以较好地抑制伺服系统的机械谐振 ,性能优于其它补偿器 ,其设计方法简单实用 。
关键词 机械谐振 伺服系统 补偿器
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应用复杂陷波器精确消除经纬仪机械谐振方法的研究 被引量：2
18
作者 蔡立华 高慧斌 +1 位作者 张淑梅 张玉良 《测控技术》 CSCD 北大核心 2009年第2期58-61,共4页
为了精确消除机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,应用了复杂型的数字陷波器,利用其幅频特性与实际系统幅频特性相对比的方法,精确消除了机械谐振。实验表明:该方法可以做到在对经纬仪低频段特性影响较小的情况下,精确消除机械谐振,提... 为了精确消除机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,应用了复杂型的数字陷波器,利用其幅频特性与实际系统幅频特性相对比的方法,精确消除了机械谐振。实验表明:该方法可以做到在对经纬仪低频段特性影响较小的情况下,精确消除机械谐振,提高经纬仪的闭环带宽及其稳定性。 展开更多
关键词 机械谐振 陷波器 闭环带宽
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机械谐振式热声制冷机模态频率研究 被引量：1
19
作者 张晓青 柳玉林 +1 位作者 丁国忠 蒋华 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期34-37,共4页
研究了一种机械谐振式热声制冷机结构,建立了装置机械谐振系统的二维模型,从振动方程中分析获得了系统的模态频率关系,同时研究了振动质量、机械和气体弹簧、腔体尺寸以及工作压力等参数对模态频率的影响.研究结果显示系统存在两个模态... 研究了一种机械谐振式热声制冷机结构,建立了装置机械谐振系统的二维模型,从振动方程中分析获得了系统的模态频率关系,同时研究了振动质量、机械和气体弹簧、腔体尺寸以及工作压力等参数对模态频率的影响.研究结果显示系统存在两个模态频率,且频率随谐振参数的变化出现分岔.通过对谐振参数的设计和调节,装置可以获得所需的特性和谐振频率. 展开更多
关键词 热声制冷机 机械谐振 模态频率 谐振参数
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一种机械谐振下的控制带宽扩展方法 被引量：1
20
作者 柳井莉 寿少峻 +2 位作者 韩瑞 孟立新 王阿妮 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期532-536,共5页
针对系统固有机械谐振影响光电稳定跟踪系统频带宽度的问题,提出了一种机械谐振下的控制带宽扩展方案。该方案借助系统频率特性测量方法,利用最小二乘参数辨识算法实现。试验结果表明,利用本文方案,速度闭环下的谐振峰值减小至原来的1/3... 针对系统固有机械谐振影响光电稳定跟踪系统频带宽度的问题,提出了一种机械谐振下的控制带宽扩展方案。该方案借助系统频率特性测量方法,利用最小二乘参数辨识算法实现。试验结果表明,利用本文方案,速度闭环下的谐振峰值减小至原来的1/3,控制带宽提高了接近2倍,证明本文提出的方案能够有效实现机械谐振抑制,提高系统控制带宽,保证系统稳定性能。 展开更多
关键词 机械谐振 最小二乘参数辨识算法 频带宽度
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