基于PID控制方法的模糊变增益振动主动控制试验研究

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1、第44卷第1期2012年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics8LAstronauticsV01．44No．1Feb．2012基于PID控制方法的模糊变增益振动主动控制试验研究邵敏强陈卫东徐庆华(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)摘要：结合模糊控制方法智能化的特点，设计出一种不依赖模型参数且可以自动调节控制器增益的控制算法．该方法以比饲、积分和微分(Proportionalintegralandderivative．PID)控翻为基础。

2、根据系统输出及输出变化率自动调节控制嚣增益，使控制系统具有更强的适应能力．同时针对振动测试信号中含有噪声干扰和直流分量的情况，构造依赖模型部分参数的二阶窗函数。在保证不改变受控模态信号特征的同时有效衰减非受控模态信号干扰及直流分量。建立悬臂梁模型进行试验验证．结果表明，该方法能够使受控系统的振动幅值战小到开环时的5％以下，其效果明显优于普通PID控制。并且，通过引入二阶宵函数，系统在具有非受控模态信号干扰的情况下能够保持有效控制，使算法具有更好的稳定性扣鲁棒性。关键词：振动主动控桐，比例、积分和微分控制，模糊控制；

3、二阶窗函数；鲁棒性中圈分类号：TP273．4f0321文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)01—0020-05ExperimentalAnalysisofActiveVibrationControlBasedonPIDMethodwithVariableFuzzyGainShaoMinqiang，ChenWeidong，XuQinghua(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjin

4、g，210016，China)Abstract：Avariablegainbasedonfuzzymethodandproportionalintegralderivative(PID)controlalgo．rithmsisproposedtodesignanactivevibrationcontroller．ComparedwithapurePIDscheme，themethodhasbetterperformanceandrobustability．Consideringtheunknowndisturban

5、ceandDCexcur—sionincludedintheoutputsignals，anordertwowindowfunctionisconstructed．Experimentalresultsindicatetheeffectivenessofthepresentedmethodandthecontrolsystemisstablewhentheoutputin．cludesthedisturbanceandDCexcursion．Keywords：activevibrationcontrol；propo

6、rtionalintegralderivativecontrol；fuzzycontrol；ordertWOwindowfunction；robustness在诸多工程应用中，噪声和振动始终存在并且是迫切需要解决的问题。目前，噪声和振动主动控制已经成为众多学者研究的重要课题，已有大量的研究成果应用于工程控制领域[14]．比例、积分和微分(Proportionalintegralderivative，PID)控制至今依然是工业控制领域应用最广泛的控制方法。对于绝大多数线性系统，采用PID方法都可以达到很好的控制效果。

7、但是，对于复杂结构或是参数未知的系统，纯粹的PID方法就不再能够满足控制要求。因此，也出现了许多专门针对这些复杂系统的研究，如自适应控制，模糊控制，最优控制[4-s]等。模糊控制是控制理论的一个重要分支，该方法具有智能化的特点，对参数未知或结构复杂的系统具有较好的适应能力。模糊控制在轨迹跟踪和系统动力学控制方面已有很多应用№"。同时在振动主动控制方面也有应用，如Qu等[8]将模糊控制与fil．tered—XLMS方法相结合用于非线性系统的自适收稿日期：2011—07·07；修订日期：2011—08—30通讯作者：陈

8、卫东，男，教授，博士生导师．1962年生，E—mail：chenwd@nuaa．edu．cn．第1期邵敏强，等：基于PID控制方法的模糊变增益振动主动控制试验研究21应控制；Park等口1将模糊控制应用于地震波影响下结构的振动主动控制，并从数值仿真的角度取得了明显的控制效果。本文结合实际工程项目，以部分参数未知的柔性梁作为研究对象，对其进行振动主动控制试验研