基于改进MCS算法的加筋板结构振动控制研究

马天兵，罗 智，杜 菲，张建君

(安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001)

传统的MCS算法已被应用在结构振动控制中[1-2]，但由于时滞的存在，其不确定性使得系统稳定性和精确度降低，控制效果下降，甚至引起发散。为了降低时滞的影响，相关学者提出了移相法[3]、模糊时滞补偿法[4]、基于遗传算法的结构振动时滞补偿法[5]、LMI补偿法[6]等。本文在传统的MCS算法基础上添加自适应预估器，构建一种自适应时滞补偿的MCS算法，应用Lissajou法观测出相位从而计算出时滞，最后通过CRIO高性能实时控制平台实现加筋板结构的振动主动控制，从而验证了本文提出的改进MCS算法的有效性和可靠性。

1 改进的MCS算法设计

1.1 改进MCS算法原理

为了解决时滞对MCS算法的影响，在传统的MCS算法基础上，通过自适应Smith预估补偿因子，用预估系统滞后时间来补偿原先控制系统输入输出的时滞系数，形成了一种自适应时滞补偿MCS算法，减轻时滞测量的偏差给控制带来的影响，改进的MCS算法原理如图1所示。

图1 改进的MCS算法

图1中x(t)为参考输入，d为外部扰动，xm(t)为参考模型输出，x(t)为系统实际输出，kr(t)为自适应前馈系数，k(t)为自适应反馈系数，kc(t)为自适应补偿系数，u(t)为控制输入，e(t)为跟踪误差，τ为系统滞后时间，τm为预估系统滞后系数，de为延迟误差。

改进算法中的系统跟踪误差可表示为

e(t)=xm(t)-x(t)e-τs-de

(1)

de可表示为

de=x(t)(1-e-τms)

(2)

若预估时间能够保证τm=τ，将(2)式带入(1)可得

e(t)=xm(t)-x(t)

(3)

可见，通过自适应调节，补偿后的跟踪误差信号不含有时滞成分。

1.2 Smith 预估器的设计

Smith预估器是一种常见的时滞补偿控制器，对预估模型和预估时滞有较高的要求，而实际中不可能准确预估模型和滞后时间。……