軸向運動弦線橫向振動的控制.pdf

1、軸向運動弦線是一種重要的工程元件，也是力學(xué)理論研究中的重要模型，其橫向振動的研究有重要的理論意義和明確的工程背景。本文圍繞軸向運動弦線耦合系統(tǒng)的動力學(xué)模型建立和振動控制規(guī)律設(shè)計，研究軸向運動弦線橫向振動的控制問題。 本文主要研究工作有以下幾個方面。 1.分別建立了軸向運動弦線耦合系統(tǒng)的線性和非線性動力學(xué)模型。此類動力學(xué)模型由一根弦線和一個張緊器構(gòu)成。對這兩類系統(tǒng)，均是通過作用在張緊器上的控制規(guī)律，借助于張緊器和弦線的耦合

2、動力學(xué)關(guān)系，實現(xiàn)對軸向運動弦線橫向振動控制。 2.在線性軸向運動弦線橫向振動控制中，利用波的理論分析設(shè)計了被動控制和主動控制兩種控制規(guī)律。 在被動控制規(guī)律設(shè)計中，利用波的能量傳輸原理，通過系統(tǒng)能量耗散最大而得到最優(yōu)的控制參數(shù)，從而使整個系統(tǒng)的振動得到控制。通過選用最優(yōu)控制參數(shù)和非最優(yōu)控制參數(shù)得到的控制規(guī)律的仿真結(jié)果比較，證明用此方法得到的最優(yōu)控制參數(shù)有效地控制了弦線的橫向振動。 在主動控制規(guī)律設(shè)計中，在Lapla

3、ce變換域內(nèi)推導(dǎo)出系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)，并通過行波消去法得到控制規(guī)律。所得到的反饋控制規(guī)律，與外部激勵力的位置和類型無關(guān)，具有通用性。數(shù)值計算時，采用數(shù)值Laplace逆變換方法離散相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。最后通過仿真證實控制規(guī)律的有效性。 3.利用Lyapunov方法設(shè)計兩種線性軸向運動弦線控制規(guī)律。 在第一種控制規(guī)律研究中，通過構(gòu)造的Lapunov函數(shù)，證明了弦線未控部分橫向振動有界性，在此基礎(chǔ)上證明了弦線受控部分具有

4、指數(shù)穩(wěn)定性，并通過仿真加以驗證。 在第二種控制規(guī)律研究中，用弦線受控部分和張緊器的總能量建立Lyapunov函數(shù)。通過使受控系統(tǒng)的總能量衰減而得到線性反饋控制規(guī)律，并用半群理論證明受控系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性和指數(shù)穩(wěn)定性。 4.利用自適應(yīng)控制方法研究線性軸向運動弦線控制?；诘谒恼履Ｐ涂刂频幕A(chǔ)上，對此方法進(jìn)行改進(jìn)，在系統(tǒng)中弦線張緊力、彈簧扭轉(zhuǎn)剛度和張緊器轉(zhuǎn)動慣量不確定的情況下，采用自適應(yīng)控制方法設(shè)計控制規(guī)律，所得的自適應(yīng)控制規(guī)