摘要：为了解决航天器上用于供能的太阳帆板类柔性薄板结构的振动问题,针对一种移动柔性铰接板系统构建了双目视觉系统的振动测控实验平台,采用双目立体视觉方法来检测振动,并设计了自回归小波神经网络控制器(Self-Recurrent Wavelet Neural Network Controller,SRWNNC)来抑制振动。对双目视觉系统进行了标定,基于视差原理和图像处理算法,通过解算标志点的三维坐标来获取振动信号。建立了系统的有限元模型,并通过辨识得到校正后的系统模型参数。基于辨识得到的模型在仿真环境中训练SRWNNC,用于实验系统的振动主动控制。分别针对移动柔性铰接板系统固定基座和平移轨迹运动两种情况,进行了双目视觉振动检测和振动控制仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,双目视觉传感器对振动信号的检测精度小于0.1 mm,SRWNNC也展现出比大增益PD控制器更好的抑振效果,验证了双目视觉振动检测和SRWNNC抑制振动的准确性和有效性。

摘要：双柔性梁耦合结构常用于航天领域,如太阳翼伸展结构、太阳能电池阵等。针对双柔性耦合梁系统振动非接触测量和控制问题,构建了基于点激光结构光视觉系统的测控实验平台,进行了点激光视觉振动测量研究和振动控制算法设计。对点激光视觉系统进行标定,通过图像处理结合几何方法提取了柔性梁的振动信号。建立了系统动力学模型,采用小波变换和优化方法辨识状态空间方程参数。设计了直接自适应模糊协同控制器(Direct Adaptive Fuzzy Cooperative Controller,DAFC)进行双柔性梁系统的振动主动控制,采用羚羊优化算法基于辨识模型优化控制器参数。在双柔性耦合梁系统固定和平移运动两种情况下,进行了振动视觉检测和控制实验研究。实验结果表明:所设计的点激光视觉传感器有较好的振动测量精度,DAFC控制器相比于PD控制器有更好的控制效果,可以更加快速地抑制双柔性耦合梁的振动。

摘要：航天器上的太阳帆板和卫星天线等为多柔性体的耦合系统。耦合多柔性体结构具有密集模态、低刚度和小阻尼等特点,易受扰动激励产生持久且幅值较大的耦合拍频振动。为了研究耦合多柔性体结构的主动振动抑制和抗扰动能力,本文针对一种三耦合柔性梁系统,采用机器视觉进行振动检测并用于反馈,通过一种非线性H_(∞)控制方法进行振动控制。建立了基于视觉检测的弹簧连接的三耦合柔性压电梁实验平台。建立了有限元模型,并且根据自由振动信号和正弦响应信号激励辨识修正了模型参数。基于H_(∞)算法给出了抗扰动指标,利用已辨识的有限元模型和所设计的非线性控制器,并且基于抗扰动指标、控制速度指标和能量消耗指标获得了H_(∞)控制器。进行了基于视觉反馈的扰动振动控制实验研究。实验结果显示:H_(∞)控制与PD控制振动抑制速度基本一致,但振动平稳时H_(∞)控制的振动幅值较小。这表明H_(∞)控制比PD控制具有更好的抗扰动能力。

摘要：以弹簧连接移动双柔性梁系统为实验对象,研究多柔体系统的振动特性和振动主动控制问题。针对移动双柔性梁系统存在建模的复杂性和耦合非线性等问题,基于系统的动态线性化数据模型,研究无模型自适应控制算法在多柔体振动主动控制领域的应用。设计并搭建移动双柔性梁实验平台,进行基于压电驱动器和伺服电机混合控制的双柔性梁振动抑制实验研究。实验结果表明,无模型自适应控制器可实现对振动的快速抑制。

摘要：平面3-RRR柔性并联机构的闭链耦合约束作用导致其奇异性复杂,而机构在逆向雅可比奇异位形附近易发生自激振动,严重影响机构的精度并对其结构造成破坏。为了让并联机构重新恢复正常工作,设计振动主动控制算法对自激振动进行抑制。首先,建立了机构的逆向运动学模型,并基于速度雅可比矩阵获得并联机构的奇异判定条件;其次,在完成自激振动产生机理分析的基础上,对振动加速度信号进行了滤波和移相处理;然后,结合加速度反馈与位置误差补偿,设计了模糊神经网络非线性控制器、反向传播(back propagation,简称BP)神经网络自抗扰控制器;最后,通过振动主动控制实验,验证了2种智能控制算法的有效性。实验结果表明,所设计的2种控制算法能够在保障并联机构位置精度的条件下,对自激振动进行快速且有效的抑制。

摘要：为了减轻机构的质量、改善机构的振动特性,具有优良特性的开孔结构已被广泛应用于船舶工程与航空航天等诸多领域.为研究带开孔的柔性结构的振动模态特性,基于有限元法给出了开孔柔性结构的建模思路,对不同开孔特性和结构参数下的开孔柔性结构进行了模态分析,获得了模型结构的低阶模态频率与振型,并利用有限元分析软件ANSYS的模态分析结果验证了本文建模方法的正确性与有效性.分别分析了不同开孔大小、开孔数量、孔间距和开孔形状,以及不同厚度、长宽比和不同约束条件下的开孔柔性结构模态特性,并总结了各种因素对振动模态特性的影响规律,为开孔柔性结构的设计及其振动控制提供基础.

摘要：针对航天器是一种通过柔性关节连接浮动中心刚体和挠性附件(如卫星太阳帆板,空间机器人等)组成的刚柔耦合复杂系统,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定度和指向精度,基于模态理论,建立包括柔性关节和柔性链的刚柔耦合结构动力学模型并写成状态空间表达形式,且分析系统的能控性。提出采用复合正位反馈(Positive position feedback,PPF)和比例微分(Proportional derivative,PD)控制律抑制柔性结构振动,在理论上分析其稳定性和控制性能。设计并建立刚柔耦合结构试验平台,进行包括位置设定点及转动振动主动控制研究。试验比较研究结果验证提出方案能够快速地抑制振动。

摘要：激光视觉是一种在工业检测领域应用广泛的测量方式,其标定是视觉检测系统搭建的基础。为此,提出了一种新型线结构光视觉系统标定方法。采用张氏标定法完成相机标定,通过提取标定板上的激光条纹特征,根据三面共线条件进行处理完成结构光平面的标定,并对标准尺寸进行测量以验证标定结果的准确性。接着基于该系统搭建了柔性臂振动测控实验台,并用其对柔性臂振动进行检测,设计了一种非线性控制器抑制柔性臂的振动。实验结果表明,提出的标定方法三维检测精度可达0.1mm,得以应用在柔性臂的振动检测上,设计的控制器也可在短时间内抑制柔性臂的振动,以此验证了标定方法的检测效果和振动抑制的有效性。

摘要：为了对柔性机械臂在外部扰动或工作时产生的振动进行快速抑振,设计并搭建出一套刚柔耦合机械臂实验平台,大臂为刚性臂,小臂为柔性臂。首先,采用粘贴在柔性臂根部的压电陶瓷片测得的振动信号作为反馈信号,伺服电机用作驱动器带动减速器驱动机械臂;其次,对柔性臂由于外部激励产生的振动,分别设计了基于输入整形技术(input shaping technology,简称IST)的前馈控制器和基于广义最小方差自校正控制(generalized minimum variance self-tuning controller,简称GMVSTC)的控制算法,对柔性臂振动进行主动控制实验研究;最后,为了验证控制算法的效果,对采用常规比例微分(proportion differentiation,简称PD)控制实验进行对比。实验结果表明,输入整形和自校正控制算法可大幅减少柔性臂振动的时间,均可对柔性臂的振动进行快速抑振。

摘要：空间柔性机器人和航天器挠性附件在转动调姿时或者外部扰动带来的振动问题,尤其是在平衡点小幅值的模态频率上的振动很难控制,这将影响系统的稳定性和指向精度。为解决该问题,提出一种基于加速度传感器信号反馈的非线性控制算法,在理论上分析其稳定性和优越性。由于加速度传感器和压电驱动器或电动机的异位配置带来的相位滞后导致控制系统为非最小相位系统,在提出的加速度反馈控制算法中通过移相技术进行补偿相位滞后,并结合低通滤波器和正位反馈控制以及非线性逻辑积分阻尼器对系统的振动进行快速抑制,尤其抑制平衡点附近小幅值振动。设计并建立压电挠性智能结构试验甲台,利用加速度传感器、压电片和交流伺服电动机驱动器抑制挠性结构振动,对提出的控制方法进行试验比较研究。试验结果表明,采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,尤其能够快速抑制平衡点小幅值的振动。