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专利号: 2015104110289
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于稳幅的谐振频率跟踪和振动载荷振幅联合控制系统,其特征在于:所述联合控制系统采用两层模糊控制器结构,上层为监督管理控制器,通过对裂纹扩展长度,载荷振幅和谐振频率的采样控制时刻的监测,对下层频率跟踪控制器和谐振区振幅控制器进行频率和振幅控制时序的规划和控制值的计算和输出,下层为频率跟踪控制器和谐振区振幅控制器。

2.如权利要求1所述的基于稳幅的谐振频率跟踪和振动载荷振幅联合控制系统,其特征在于:所述上层监督管理控制器的输入为裂纹扩展长度和采样时刻,输出有3类:(1)根据采样时刻,控制载荷模糊控制器激活时间,确定其输出的控制值和控制时刻;控制频率模糊控制器激活时间,确定其输出的控制值和控制时刻,(2)根据所采集裂纹扩展长度和裂纹扩展不同阶段的特点,通过调整量化因子和比例因子来调整载荷模糊控制器和频率模糊控制器的论域,原则是裂纹扩展初期阶段裂纹扩展较慢,振幅变化较小,采用小论域,较小的跟踪步长和较小的振幅控制量;裂纹扩展中期裂纹扩展较快,振幅变化较大,采用中论域,较大的跟踪步长和较大的振幅控制器;裂纹扩展后期裂纹扩展快,振幅变化大,采用大论域,大的跟踪步长和大的振幅控制量;(3)根据所采集裂纹扩展长度,计算出疲劳裂纹扩展到这一数值时系统的固有频率值ftheory,并将此值和此时系统工作频率值fk相减取绝对值后得模糊控制器输入bf,bf乘以量化因子K1后转换到模糊论域,输入到模糊自适应谐振频率跟踪控制器。

3.如权利要求1或2所述的基于稳幅的谐振频率跟踪和振动载荷振幅联合控制系统,其特征在于:联合控制的过程重复两个阶段:从k-1时刻到k时刻和从k时刻到k+1时刻的控制过程,(1)从k-1时刻到k时刻:只进行了频率跟踪,而没有通过改变激振电压来进行振幅控制,振幅响应的变化是由于频率跟踪所引起的,计算频率跟踪控制器的输入量eaf和bf,eaf为频率跟踪后振幅响应的差值和所对应频率跟踪步长的比值另一个输入bf=|ftheory-fk|为此时刻频率值和理论固有频率偏差的绝对值,通过频率跟踪控制器计算出下一步所需要跟踪步长Δfk,计算出下2时刻频率输出fk+2=fk+Δfk,输出下一时刻频率fk+1=fk,频率输出保持不变,采用k-1时刻所计算出的振幅输出值进行振幅控制,(2)从k时刻到k+1时刻:是通过改变激振电压来进行振幅控制,频率保持不变,振幅响应的变化是由于振幅控制所引起的,计算振幅控制器的输入量e和ec,e为此时刻振幅响应和设定值的偏差e=r-Ak,ec偏差变化率 通过振幅模糊控制器计算出下一步控制电压变化量ΔUk,计算出下2时刻电压输出Uk+2=Uk+ΔUk,输出前一时刻所计算出的下一时刻频率输出量进行频率跟踪,而下一时刻的激振电压输出保持不变Uk+1=Uk。

4.如权利要求3所述的基于稳幅的谐振频率跟踪和振动载荷振幅联合控制系统,其特征在于:从k+1时刻到k+2时刻重复从k-1时刻到k时刻的过程,从k+2时刻到k+3时刻重复从k时刻到k+1时刻的过程,一直循环到频率和振幅控制完成,如果频率调整到位后,振幅仍没有到设定值,则连续进行振幅控制,如振幅调整到位而频率没有调整到共振点,则频率跟踪以最小步长0.1Hz跟踪,振幅控制规则不变,直到找到共振点。