基于前馈通道相位补偿的隔振器振动控制

刘小雨，尹文生

(1. 电子科技大学 机械电子工程学院，四川 成都 611731； 2. 清华大学 机械工程学院，北京 100084)

0 引言

隔振器被广泛应用于精密仪器领域，常用的有被动型和主动型两种。被动隔振器通常由弹簧和阻尼器组成，这种隔振器起始隔振频率较高且在固有频率附近处的振动被放大。主动隔振器是在被动隔振器中加入由传感器和作动器组成的控制系统来改进被动隔振器性能，主动控制系统通常采用反馈与前馈结合的控制方案，反馈控制主要是抑制固有频率附近的振动[1]，前馈控制主要作用是降低起始隔振频率，同时对整个频率范围内的振动也均有抑制，其性能的好坏直接决定主动隔振器性能的好坏。国内外学者提出了多种前馈控制器设计方法，Beijen等[2]设计了基于自适应算法的前馈控制器，该前馈控制器能最小化模型误差以及外界干扰对控制器性能的影响；Zeng等[3]提出了一种基于逆模型的前馈控制器设计方法，利用该方法在特定条件下可以获得最优前馈控制器；Chen等[4]设计了基于神经网络的前馈控制器，该控制器控制性能不受建模误差以及外界干扰的影响。

本文研究发现在实际控制中由于传感器和作动器相频特性的影响，作动器实际输出控制力的相位在某些频率段超前和滞后所需理想控制力的相位，这就使得前馈控制的控制效果并不理想，研究还发现如果相位超前或滞后超过90°，前馈控制将会加剧振动。

针对以上问题本文提出一种对前馈通道相位补偿的方案，运用该方案可实现前馈通道的相位补偿，最后通过空气弹簧主动隔振器实验验证该方案的有效性。……