基于灰色系统理论的转子振动主动控制研究
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摘要
转子振动主动控制是主动控制技术在转子振动领域内的一项重要应用。灰色控制理论是一种新型控制理论，适应性很强。本文主要研究了灰色控制理论在转子振动主动控制中的应用问题。本文对转子系统进行灰色分析，指出转子系统是一个灰色系统，对转子振动进行灰色控制是可行的、合理的。根据灰色预测控制理论、最优控制理论、灰色关联控制理论、灰色系统理论和非线性GM模型，提出并设计了三种灰色控制方法——灰色预测优化控制方法、灰色关联预测优化控制方法和灰色Verhuslt预测优化控制方法。
本文把这三种控制方案对同一实例——单盘转子轴承系统进行控制，经过仿真计算表明：控制方案可行，控振效果理想。并且对这三种结果进行比较分析，结果表明控振效果最好的是灰色关联预测优化控制方法，其次是灰色预测优化控制方法，最差的是灰色Verhuslt预测优化控制方法。
Active control of rotor dynamic system is an important application of active control technology to field of rotor dynamic system. Gray control theory is a new control theory, which has strong adaptability. This paper is mainly focused on the application of gray control theory to active control of rotor dynamic system. This paper analyze the characters of rotor system, the author points a rotor system can be regarded as a gray system. And gray control of the rotor system is proved to be workable and reasonable. According to the gray-forecast control theory, the gray-related control theory, the control optimization theory, gray system theory and nonlinear GM former, the paper bring forward and design three kinds of gray control means(the gray forecast optimization control, the gray-related forecast optimization control , the gray Verhuslt forecast optimization control).
Three kinds of gray control means are used to the same rotor dynamic system(singleton disk rotor bearing system). The outcome of the emulating shows that the control schemes are feasible, and the control results are satisfactory. Comparing and analyzing the three outcomes, outcomes show the best is the gray-related forecast optimization control, the worst is the gray Verhuslt forecast optimization control.
本文把这三种控制方案对同一实例——单盘转子轴承系统进行控制，经过仿真计算表明：控制方案可行，控振效果理想。并且对这三种结果进行比较分析，结果表明控振效果最好的是灰色关联预测优化控制方法，其次是灰色预测优化控制方法，最差的是灰色Verhuslt预测优化控制方法。
Active control of rotor dynamic system is an important application of active control technology to field of rotor dynamic system. Gray control theory is a new control theory, which has strong adaptability. This paper is mainly focused on the application of gray control theory to active control of rotor dynamic system. This paper analyze the characters of rotor system, the author points a rotor system can be regarded as a gray system. And gray control of the rotor system is proved to be workable and reasonable. According to the gray-forecast control theory, the gray-related control theory, the control optimization theory, gray system theory and nonlinear GM former, the paper bring forward and design three kinds of gray control means(the gray forecast optimization control, the gray-related forecast optimization control , the gray Verhuslt forecast optimization control).
Three kinds of gray control means are used to the same rotor dynamic system(singleton disk rotor bearing system). The outcome of the emulating shows that the control schemes are feasible, and the control results are satisfactory. Comparing and analyzing the three outcomes, outcomes show the best is the gray-related forecast optimization control, the worst is the gray Verhuslt forecast optimization control.
引文
[1]于长宫编，《现代控制理论》，哈尔滨大学出版社，1988
[2]Deng Julong, Control Problems of Gray Systems, System & Control Letters, 1982,1(5): 288～294
[3]邓聚龙，灰色控制系统，华中工学院学报，1982(3)：9～18
[4]邓聚龙著，《灰色系统(社会．经济)》，国防工业出版社，1985
[5]邓聚龙著，《灰色系统基本方法》，华中理工大学出版社，1987
[6]刘思峰等著，《灰色系统理论及应用(第二版)》，科学出版社．，1999
[7]邓聚龙著，《灰色控制系统(第二版)》，华中理工大学出版社．，1993
[8]易德生等著，《灰色系统理论与方法》，石油工业出版社，1992
[9]Zhi Xizhe (支希哲), Application of Grey System Theory to Controlling Vibration, The Journal of Grey System, Vol.9, No.1, 1997
[10]Zhi Xizhe (支希哲), Zhu Xiping ( 朱西平) etc, The Study of Grey Forecasting Control for the Vibration of a Rotor System, IC--HBRSD'97 国际会议论文集, March 20～22, 1997, Xi'an
[11]Zhi Xizhe (支希哲), Zhu Xiping (朱西平), Gao Hangshan (高行山), A Control of Grey Model Systems With Removed Residuals for the Vibration of Rotor System, The 1997 International Symposium on Active Control of Sound and Vibration , August 21～23, 1997, budapest
[12]钟一谔等编，《转子动力学》，清华大学出版社，1994
[13]顾家柳等，转子动力学研究的现状及展望，振动工程学报，1988，1(1)：63～70
[14]臧朝平、张思，转子动力学研究的回顾与展望，全国第三届转子动力学学术讨论会论文集，1992：655～659
[15]章永强等，转子振动主动控制研究评述，振动与冲击，1991，4：33～39
[16]顾仲权等著，《振动主动控制》，国防工业出版社，1997
[17]晏砺堂、刘宝江，转子振动主动控制技术的研究现状及发展趋向，全国第三届转子动力学学术讨论会论文集，1992：575～584
[18]方向明、赵玫等，转子振动主动控制技术现状及展望，全国第四届转子动力学学术讨论会论文集，1995：332～337
[19]刘贵杰等，转子振动主动控制技术研究现状分析，山东轻工业学院学报，
1998, 12 (1): 35～38
[20]Leigh Tinothy D. & Zimmerman David C, n Implicit Method for The Nonlinear Symposium Modeling and Simulation of Piezoceramic Actuators Displaying Hysteresis, mart Structures and Materials. Proceeding of Symposium 112th ASME Winter Annul Meeting, tlarta GA, ec.1991, 1～6
[21]Nowami. K, Consideration of a Method of Passing Through the Critical Speed of Rotating Shaft System. JSME, Intr.J, Vol.31, No. 2
[22]卢奂采，转子振动的前馈自学习控制，振动工程学报，1998，11(3)：310～316
[23]Ma Pwei-ping, Learning Algorithms for Neural Networks and Development of Neural-Network-Based Active Vibration Absorbers, Ph. D. Thesis, The Pennsylvania State Univ, 1993
[24]Reddy & Sureshb, Theory of Time Delay Control and Application to Magnetic Bearings, Ph.D. Thesis, MIT, 1992
[25]闻邦椿等编，高等转子动力学，机械工业出版社，2000
[26]杜经民、易孟林，新型预测控制器在液压位置伺服系统中的应用，机床与液压，1997，6：18
[27]徐岳、鲜正洪等，灰色预测控制系统在加劲梁架设阶段的应用，1998，18(2)：5～8
[28]鲁杰、杨大海等，灰色预测控制器在选煤中应用，煤炭加工与综和利用，1998，2：13～15
[29]姚敏，一种灰色过程的通用建模方法，系统工程，1989，7(3)：55～56
[30]钟育彬、罗承忠，灰色系统建模的修正方案，系统工程，1991，9(6)：13～17
[31]童水光、汪希萱，转子轴承系统电磁阻尼器的位移反馈振动控制，应用力学学报，1994，11(4)：25～32
[32]童水光、汪希萱，物理空间下转子轴承系统电磁阻尼器的最优控制研究，振动与冲击，1995(3)：27～32
[33]邓聚龙，灰色预测与决策，中理工大学出版社，1986
[34]尹平林、陈绵云，水压灰色预测控制研究，华中理工大学学报，1995，增刊(1)：71～74．
[35]傅立等著，灰色系统理论及应用，科技文献出版社，1992
[36]李希灿、李丽，时序残差GM(1，1)模型，系统工程理论与实践，1998(10)：59～63
[37]丁文镜，关于挠性转子的主动控制减振，振动与冲击，1988(3)：1～10
[38]顾家柳，转子系统振动主动控制的目的及对策，振动与冲击，1993(2)：1～7
[39]邓聚龙，灰色系统理论简介，灰色系统论文集，1993：1～2
[40]陈绵云，模念系统的去余控制，华中工学院学报，1983(2)
[41]骆志明、顾家柳，转子动力学的极点配置H∞控制，机械强度，1997，19(4)：10～12
[42]覃善光、汪希宣，挠性转子变刚度阻尼支承的振动无源主动控制研究，全国第三届转子动力学学术讨论会论文集，1992
[43]童水光等，用电磁阻尼器对挠性转子系统振动进行主动控制的研究，全国第三届转子动力学学术讨论会论文集，1992
[44]Teng Tsu-Lung (邓聚龙), Scientia Sinica, Vol.XV. No.3:415～432
[45]Hac A. & Tomizuka M, Application of learning Control to Active Damping of Forced Vibration of Periodically Time Variant Systems, ASME J. Vol. 112. 1990
[46]Zhi Xi-zhe, Application of Grey System Theory to Controlling the Vibration, The Journal of Grey System, 1997(1): 67～74
[47]Ching-Chang Wong & Wan-Chang Liang, Design of Switching Gray Prediction Controller, The Journal of Grey System, 1997(1): 47～60
[48]C.C. Kung and S.C. Wang, Grey fuzzy sliding mode controller design, The 2nd Natl. Conf. on Fuzzy Theory & Appl. (Fuzzy'94), Pp.405～410
[49]陈世联，灰色系统的几个理论问题，系统工程，1997(1)：20～23
[50]水乃翔等，关于灰关联度的一些理论问题，系统工程，1992(6)
[51]王沫然著，MATLAB5.X与科学计算，清华大学出版社，2000
[52]龚剑、朱亮著，MATLAB5.X入门与提高，清华大学出版社，2000
[53]徐昕、李涛等著，MATLAB工具箱应用指南——控制工程篇，电子工业出版社，2000
[54]李明凉，灰色关联度新判别准则及计算公式系统的几个理论问题，系统工程 1997(3)：68～70
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[56]王建根、李春生，灰色预测间模问题的一个注记，系统工程，1996(4)：14～15
[57]朱国防、汪建辉等，灰色系统理论在T—501市场需求预测中的应用，系统工程理论与实践，11：139～144
[58]李学全，灰色关联度量化模型的进一步研究，系统工程，1995(6)：58～61
[59]祝长生、陈水校，转子系统振动变参数控之中的瞬态响应，应用力学学报，1996(3)：56～66
[60]刘希强，多因素灰色预测模型，系统工程理论方法应用，1995(1)：67～71
[61]宫辉力等，水资源．环境系统灰色加权模性研究，系统工程理论与实践，1998(3)：109～113
[62]水乃翔、秦禹春，关于灰色系统模型GM(1，1)的一些理论问题，系统工程理论与实践，1998(6)：59～63
[63]王建根、胡万宝，非线性直接灰色模型，系统工程，1995，13(6)：55～57
[64]解学书著，最优控制——理论与应用，清华大学出版社，1986
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