基于LMS算法的轴系振动控制仿真开题报告

全文总字数：4664字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景：振动主动控制以其较好的外扰频率变化适应性和低频控制性能成为振动工程领域研究的热点。本文针对振动主动控制算法仿真和实现进行研究，探索一条从控制算法仿真到控制器算法实现的高效开发途径，并将其运用到轮机工程领域——轴系振动上^[1]。

1.2.1国外研究现状：振动主动控制的思想最初来源于噪声的主动控制。上世纪30年代的德国物理学家提出的管道消声的专利，其基本思想是：利用一个传感器，对系统产生一个干扰，抵消现有噪声，使最初的噪声得到衰减，简言之就是“以噪制噪”。在思想的基础上，振动主动控制的基本原理可以简单表述为“以振制振”，它结合控制理论、计算机技术、技术、材料科学、测试技术和机械振动等现代科学技术，得到了长足的发展，在航空航天、土木工程、车辆工程、船舶机械等领域都取得了丰硕的研究与应用成果。美国在上世纪50年代就有学者对有源隔振技术进行研究并研制出主动隔振台，为今天美国的航天、航空和航海事业做出了重要贡献。随着振动主动控制技术水平的提高，这一技术以其独特的控制效果引起了科技人员的广泛关注。到了20世纪70年代，美国的科学家研究了飞机驾驶员座椅的主动隔振问题并且将模态主动控制进行了推广。到1971年9月，很多型号飞机（如b-52g、h型）都安装了抑制低频结构模态振动的系统。此后数年，对振动主动控制的研究却也还是停留在航天领域。1979年，首届振动主动控制研讨会召开，有力地促进了振动主动控制的发展。纵观20世纪70年代，振动主动控制技术只停留在研究和探索阶段，应用范围还非常狭窄。这是受dsp(当时数字信号处理器）并不普及、价格性能比、缺乏适合的执行机构等因素的影响，从而使其仅局限于航空航天等高科技领域^[2]。进入上个世纪八、九十年代，振动主动控制技术逐渐走向成熟，并逐渐涉及船舶机械领域，而且其研究对象也从单自由度振动系统发展到两自由度甚至多自由度振动系统、从单一方向非親合振动发展到多方向稱合振动；相应的控制系统也越来越复杂，从简单的单输入单输出系统发展到单输入多输出，多输入多输出系统。同时，随着智能控制的发展，人们也开始研究模糊控制、人工神经网络等非线性控制算法。船舶机械方面的研究主要是对其主机及其他机械设备釆用如双层隔振系统和浮搜隔振系统、挠性接管等多维减振装置进行振动主动控制^[3]。川崎重工的研究人员，针对柴油发电机组进行包括作动器的作动方式、类型、安装形式和传感器的布放位置，以及包括前馈、反馈、离线辨识和在线辨识等控制策略在内的主动隔振研究，并取得了隔振试验效果。澳大利亚阿德莱德大学的等人设计的减振基础主动隔振模拟试验台架，取得了很好的实验结果。此外，美国的csa engineering、lord和法国的paulstra等国外的一些知名的研究机构或公司在振动主动控制技术方面也能够提供完整的解决方案^[4]。

1.2.2国内研究现状：振动主动控制技术在我国国内的研究起步相对较晚。国内对振动主动控制研究的起步始于20世纪80年代研究飞机机翼的颜振主动抑制。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本人从控制器软件设计出发，针对振动主动控制算法和集成化的主动控制器进行研究，探索一条从控制算法到控制器的高效率的幵发途径，从而研究更加合理有效的算法，具体内容如下：

(1)对自适应算法及其改进型算法进行了比较分析，从算法的基本原理到编程如何实现，再到各个算法的收敛特性等都做了比较详细的介绍。利用matlab工具完成gui的布局和编程，以系统辨识的应用为背景，编写相应的仿真软件界面，对各个算法进行了深入的分析。

3. 研究计划与安排

（1）查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需技术方案及措施。确定方案，完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告； （第1周—第3周）

（2）查找并阅读文献，总结归纳国内外轴系振动控制的发展现状及应用，针对其详细分析其结构及工作原理； （第4周—第5周）

（3）学习软件matlab，搜集相关参数，完成轴系实体建模工作； （第6周—第7周）

4. 参考文献（12篇以上）

[1]齐海超. 基于lms自适应滤波算法的振动主动控制仿真软件开发及试验研究[d].哈尔滨工程大学,2012.

[2]曾文杰. 基于fxlms算法的车内噪声主动控制技术研究[d].江苏大学,2017.

[3]易英欣. 基于x-lms算法的振动主动控制系统研究与开发[d].哈尔滨工程大学,2011.