悬臂梁结构振动系统的鲁棒主动控制优化

基于模型降阶的控制器由于忽略了高频未建模动态的影响,有可能产生溢出问题从而导致闭环系统不稳定,难以保证振动控制的效果,考虑高频未建模动态等不确定性问题影响,克服传统控制策略在振动主动控制中的不足,研究了柔性悬臂梁结构振动系统的H_∞鲁棒主动控制策略。基于ANSYS软件数值模拟得到压电柔性悬臂梁结构的模态振型,避免了试验建模的繁琐性、复杂性及较高的成本投入,通过与理论结果的比较,验证了ANSYS软件分析结果的正确性。通过模态分析提取了压电柔性悬臂梁结构的前3阶模态振型,剩余模态作为模型的不确定性加以考虑,通过分析系统存在的模型不确定性以及选取适当的权函数,最终完成了柔性悬臂梁结构振动系统的鲁棒控制器设计。通过从频率域上分析闭环传递函数的奇异值,表明权函数有较强的抑制外部干扰的能力,通过从时域上分析开环和闭环振动系统的单位阶跃响应,表明闭环振动系统的振幅很快趋于稳定且在较长时间内没有出现溢出不稳定现象,仿真结果表明,基于H_∞控制理论的混合灵敏度分析方法的鲁棒控制器能有效抑制悬臂梁的振动,振动系统的动态性能及鲁棒性能均得到了极大改善。