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研究生:王耀賢
研究生(外文):Yau-shian Wang
論文名稱:撓性板邊界適應振動控制之研究
論文名稱(外文):Research on adaptive boundary vibration control of a flexible plate subject
指導教授:吳尚德
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:撓性板振動吸收器適應性控制相位偵測線性馬達
外文關鍵詞:vibration absorberflexible platesadaptive controlphase detectorlinear motors
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本論文探討一個受簡諧干擾力的撓性平板,設計可從遠端將局部振動有效抵銷的適應性振動吸收器。簡諧干擾力施於撓性板中央,撓性板一端固定,控制力則作用於平板的另一端。實驗系統以線性馬達為致動器,藉由LVDT回授撓性板邊界位移值與加速規量測撓性板中央加速度值,偵測兩者相位差的變化,依據相位差關係式,自調系統參數至最佳值,使撓性板中央趨近於靜止。

控制方法採用虛擬被動的方式,於撓性板邊界處加入虛擬彈簧、質量、阻尼等元件,結合撓性板形成一組振動吸收器。對於未知頻率的簡諧干擾,藉由回授撓性板邊界位移值與板中央加速度值,線上調整虛擬振動吸收器的彈簧剛性係數,使振動吸收器的自然頻率趨近於干擾頻率。論文首先針對簡化的雙自由度系統,設計一組能抵銷遠端干擾的適應性振動吸收器。接著探討適應性控制設計方法,說明如何偵測所回授訊號的相位差值,自調虛擬被動元件參數達到最佳吸制振效果。

除了理論分析之外,論文中也先後對多自由度的質量彈簧結構並以有限模態的方式對撓性板進行電腦數值模擬,最後撰寫控制程式,進行實體撓性板機構實驗,與模擬結果作比對,實際驗證控制系統的效能。
A flexible plate is subject to harmonic disturbance at its middle section. An adaptive boundary vibration controller that eliminates the vibrations at the midsection is presented. A linear motor equipped with an LVDT is used as the actuator. Displacements at the boundary of the flexible plate and accelerations at the middle section are measured by the LVDT and an accelerometer respectively. The phase difference between the measured signals is utilized to tune the controller’s parameters in order to bring the midsection to a standstill.

A virtual passive approach is adopted in the control design, by which a set of virtual springs, masses, and dampers are installed at the boundary of the flexible plate. These virtual passive elements are integrated with the flexible plate to function as a vibration absorber with respect to the midsection. The stiffness of the virtual springs is adjusted on-line to tackle with harmonic disturbances of uncertain frequencies. We first consider a simplified two degree of freedom system, and design an adaptive vibration absorber that can cancel out the disturbance. Subsequently, we investigate the design methods of the adaptive algorithm, explaining how the phase difference can be utilized to tune the parameters of the virtual passive components so that oscillations at the midsection are minimized.

Besides theoretical analysis, numerical simulations are conducted on a multi-degree of freedom structure by assumed-mode methods. Finally real-time experiments are conducted to examine the performance of the proposed technique.
目錄 頁次
中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄
圖目錄
符號說明
第一章 序論
1.1 研究動機與目的
1.2 研究內容與方法
1.3 文獻回顧
1.4 各章節概要
第二章 控制系統設計與分析
2.1 雙自由度系統
2.2 多自由度系統
2.3 撓性板振動控制設計
2.4 有限自由度的撓性板模型
第三章 適應性控制設計與分析
3.1 調諧ka值之適應性控制方法
3.1.1 ka值對z2與x3間相位分析
3.1.2 ka值於目標值的動態分析
3.2 調ks值之適應性控制方法
3.2.1 ks值對ddx1與x3間相位分析
3.2.2 ks值於目標值的動態分析
3.3 適應性參數分析
3.4 雙自由度系統適應性控制
3.5 多自由度適應性控制
3.6 撓性板適應性控制
第四章 實驗系統架構
4.1 實驗平台
4.2 LVDT電壓轉換電路
4.3 加速規
4.4 硬體模組介紹
第五章 實驗
5.1 4Hz適應性制振實驗
5.2 實驗結論
第六章 結論與未來展望
結論
未來展望
參考文獻
自傳
參考文獻
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