有限元素法(FEM)是一种用于解决复杂工程问题的数值技术,在控制系统设计中,FEM通过实例和计算帮助分析系统行为并优化性能.

控制系统中的有限要素方法介绍

FEM 将一个系统分成较小的,可管理的部分,称为元素。这些元素在节点是互相连接的,可以对系统动态进行详细分析。这种方法对于具有复杂几何或材料属性的系统特别有用。

实例: 振动分析

考虑一个受动态加载的罐头束。 FEM 可用于将束片盘成有限的元素,从而可以计算自然频率和模式形状。这些结果为减缓振动的控制策略提供了依据。

计算涉及从单个元素中集合质量和硬度矩阵,然后解决元值问题,以找到系统的振动特性。

使用 FEM 结果进行控制系统设计

FEM输出,如模式形状和频率,被集成到控制算法中. 例如,活动振动控制系统可以根据这些模式属性调制,以提高稳定性和性能.

使用FEM数据设计控制器,确保控制动作适合系统的具体动态行为,提高有效性和稳健性.

关键值计算摘要

  • 将系统分割成有限的要素
  • 集合全球质量和强度矩阵
  • 解决自然频率的精益值问题
  • 用于控制设计的分析模式形状
  • 根据模式分析实施控制战略