開放型嵌入式旋轉(zhuǎn)機械自動平衡控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、北京化工大學(xué)博士學(xué)位論文開放型嵌入式旋轉(zhuǎn)機械自動平衡控制系統(tǒng)的研究姓名：曹晰申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：高金吉20091210北京化工大學(xué)博士學(xué)位論文小功能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。針對不同類型平衡頭與傳感器，配合相應(yīng)功能的擴展單元模塊，進而實現(xiàn)對多種平衡頭的控制，最大限度的匹配與利用現(xiàn)有資源。(3)控制算法仿真與優(yōu)化工業(yè)轉(zhuǎn)子自動平衡控制有其特殊性，表現(xiàn)在：1)僅允許極小范圍內(nèi)可預(yù)見的控制超調(diào)，從安全角度而言，一般要求不存在

2、超調(diào)；2)系統(tǒng)過渡過程中的振蕩不僅是對轉(zhuǎn)子工況的干擾，而且將降低平衡頭的平衡能力，需要盡可能抑制；3)隨著生產(chǎn)負荷等外部條件的變化，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動范圍可能發(fā)生變化，平衡控制系統(tǒng)需要在多個設(shè)定值之問平滑過渡。另一方面，嵌入式系統(tǒng)中可利用的硬件資源十分有限。根據(jù)這些特點，本課題著重研究了基于迭代學(xué)習(xí)算法的自動平衡控制策略并利用向量幾何原理改進了基本算法，從理論上證明了其收斂性、魯棒性等關(guān)鍵性質(zhì)；建立了超重力機轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型，在模型振動特性分析

3、基礎(chǔ)上，對PI增量控制、基本迭代學(xué)習(xí)控制以及基于幾何分析的迭代學(xué)習(xí)控制進行了仿真研究，并確立了適于轉(zhuǎn)子自動平衡控制的迭代學(xué)習(xí)算法結(jié)構(gòu)，給出了相關(guān)控制參數(shù)范圍。(4)不平衡量信號提取與處理不平衡量信號的提取是平衡控制系統(tǒng)的核心問題之一，直接影響到最終的控制效果，特別是避免平衡控制中的“錯調(diào)”現(xiàn)象很大程度上依賴于不平衡信號提取的精度與準確性。結(jié)合系統(tǒng)硬件資源較少，而且是時變參數(shù)測量對象等因素，本課題著重考察了自適應(yīng)濾波算法在不平衡振動信號提

4、取中的應(yīng)用，并對基本LMS算法進行了改進。利用國際開源振動測試數(shù)據(jù)庫中的信號數(shù)據(jù)作為分析基準，對比了基本LMS算法、基于向量分析的LMS算法、維納濾波等自適應(yīng)信號處理方法，結(jié)果表明基于向量分析的LMS算法在算法復(fù)雜度、系統(tǒng)資源消耗、信號提取精度等方面有著較好的均衡性。(5)構(gòu)建旋轉(zhuǎn)機械自動推理故障診斷系統(tǒng)機械振動原因繁多，不是任意振動均可通過自動平衡系統(tǒng)進行校正。作為本課題最小功能系統(tǒng)的擴展模塊，旋轉(zhuǎn)機械自動推理故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計目標是