大型撓性結構系統之測試平台建置與控制

Testbed Construction and Intelligent Control for Multi-DOF Large Flexible Structures

鄭永彬(Yong-Bin Zheng)

指導教授 ： 林仲廉

共同指導教授 ： 張祖烈

健行科技大學/工學院/機械工程所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6824/UCH.2011.00019

摘要

本研究探討大型撓性結構系統之測試平台上的撓性衍架在受外力作用下，要有效的來抑制撓性衍架之振動，再利用歐拉-拉格朗日方程式(Euler-Lagrange Equations)來分析本測試平台上的動力系統之推導以及在控制的手法，本研究在測試平台單軸旋轉運動上，撓性衍架之抑制振動的控制方法，實現在壓電陶瓷致動器上。該控制器有兩種獨立的回授迴路一個為追蹤定位控制及另一個是抑制振動控制，然而抑制振動控制不會受到本測試平台的追蹤定位控制之影響。由於適應能力的模糊推論系統，其應用在適應性控制及學習功能是立即可以看見成效的，再配合適應性網路模糊推論系統(ANFIS)，更優化模糊IF-THEN的規則庫及歸屬函數，可得到一個更佳的模糊控制，在PD控制器與模糊控制器的振動抑制與追蹤控制都是可以有效減少振動量之大小。因此，提出控制方法證實使用加速度計與壓電陶瓷致動器是可以在撓性衍架上做振動的抑制。

關鍵字

壓電陶瓷 ； PD控制 ； 模糊控制 ； 振動抑制

並列摘要

The main goal of this thesis is to develop a novel approach for vibration control on a piezoelectric smart flexible cantilever plate. This study will analyze such the dynamics of a flexible structure system with multiple degrees of freedom by using Euler-Lagrange formulation. The controller has two separate feedback loops for tracking and damping, and the vibration suppression controller is independent of position tracking control. This is done by using an intelligent fuzzy controller based on adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). In this research, ANFIS has been used to optimize the fuzzy IF-THEN rules and the membership functions to derive a more efficient fuzzy control. Experimental validation for such a structure demonstrates the effectiveness of the proposed controller as well as PD control. The broad range of problems discussed in this research will be found useful in civil, mechanical, and aerospace engineering, for flexible structures with multiple degree-of-freedom motion.

並列關鍵字

Piezoelectric ceramics ； PD control ； fuzzy control ； vibration suppression

參考文獻

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