PD结合输入整形抑制单模态弹性机构振动仿真研究.pdfVIP

学兔兔 第46卷第13期 机 械 工 程 学 报 Vl01．46 NO．13 20 1 0年 7 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Ju1． 2 0 1 0 DoI：l0．3901／JME．2010．13．135 PD结合输入整形抑制单模态 弹性机构振动仿真研究水 董明晓 宋传增 梅雪松2 (1．山东建筑大学机电工程学院 济南 250014； 2．西安交通大学机械工程学院 西安 710049) 摘要：小阻尼单模态弹性机构的动力学特性表现为长时间减幅振动特性，如果仅仅考虑时域性能指标和频域性能指标设计 PID控制器对其进行控制，可能导致系统过大的超调量和长时间的残留振动。为有效解决这一问题，将输入整形引入PD反 馈控制系统中，提出PD结合输入整形控制策略。研究在4种典型输入信号作用下PD结合输入整形控制系统响应和控制力 的通用表达式，定量分析输入整形对系统响应、控制力和能耗的作用规律。在相同反馈增益的情况下与PD反馈控制相比较， PD结合输入整形控制使系统产生较小的超调量，需要较小的控制力，允许系统具有较大的振动频率和较小的阻尼比，从而 提高了系统的响应速度，而且输入整形有效地抑制系统的残留振动，从而减小系统的稳定时间，降低系统的能耗。通过仿真 进一步证明了这一控制策略的有效性 关键词：输入整形 单模态 弹性机构 PD控制 控制力 能耗 中图分类号：TB535 TP271 Simulation Research on PD Combined with Input-shaping for Suppressing the Vibration of Single—mode Flexible Mechanical Structures DONG Mingxiao SONG Chuanzeng MEI Xuesong (1．School of Mechanical and Electronic Engineering，Shandong Jianzhu University,Jinan 2500 1 4； 2．School ofMechanical Engineering，Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049) Abstract：The mechanical structures that belong to a single—flexible mode with a slight damping behave the dynamical performance of long—time damped vibration．A PID controller to control mechanical systems，only designed on the criteria in time domain and frequency domain，may lead to excessive over-shoot and long—time residual vibration．To suppress effectively the residual vibration， input shaping is used in the PD feedback control system．PD combined with input-shaping control is presented for single·mode flexible m