压电陶瓷用于智能梁结构的振动控制研究

从理论和实验两方面分析了利用压电作动器进行柔性梁结构振动主动控制的机理,建立了相应的实验系统,得出了智能梁结构的振动位移和驱动电压及传感电压之间的关系。实验中采用直接负反馈和趋势预测反馈控制方法,对智能梁结构进行了有效的振动主动控制,得到了良好的效果。     

[BIM模型与智能设计]中低速磁浮系统起浮阶段的振动特性分析

为了研究电磁悬浮（EMS）中低速磁浮系统在起浮阶段的悬浮稳定性问题,建立了“车辆-电磁-轨道梁”耦合系统动力学模型。利用仿真模型分析了EMS中低速磁浮系统在起浮阶段的振动响应特性,对比分析了弹性梁与刚性梁的振动差别,仿真分析了单级悬浮控制与双级悬浮控制的效果差异。结果表明：EMS中低速磁浮列车在弹性轨道梁上起浮时,容易发生悬浮失稳的异常振动现象,原因是单级悬浮控制模式的悬浮架自激振动频率激发了弹性轨道梁的固有频率,从而诱发了车轨剧烈耦合共振;提高轨道梁刚度或采用双级悬浮控制器模式,可以缓解EMS中低速磁浮系统起浮阶段异常振动引起的悬浮失稳现象。     

双柔性梁振动激光视觉测量与自适应协同控制

双柔性梁耦合结构常用于航天领域，如太阳翼伸展结构、太阳能电池阵等。针对双柔性耦合梁系统振动非接触测量和控制问题，构建了基于点激光结构光视觉系统的测控实验平台，进行了点激光视觉振动测量研究和振动控制算法设计。对点激光视觉系统进行标定，通过图像处理结合几何方法提取了柔性梁的振动信号。建立了系统动力学模型，采用小波变换和优化方法辨识状态空间方程参数。设计了直接自适应模糊协同控制器（Direct Adaptive Fuzzy Cooperative Controller, DAFC）进行双柔性梁系统的振动主动控制，采用羚羊优化算法基于辨识模型优化控制器参数。在双柔性耦合梁系统固定和平移运动两种情况下，进行了振动视觉检测和控制实验研究。实验结果表明：所设计的点激光视觉传感器有较好的振动测量精度，DAFC控制器相比于PD控制器有更好的控制效果，可以更加快速地抑制双柔性耦合梁的振动。     

中低速磁浮系统起浮阶段的振动特性分析

为了研究电磁悬浮(EMS)中低速磁浮系统在起浮阶段的悬浮稳定性问题,建立了"车辆-电磁-轨道梁"耦合系统动力学模型。利用仿真模型分析了EMS中低速磁浮系统在起浮阶段的振动响应特性,对比分析了弹性梁与刚性梁的振动差别,仿真分析了单级悬浮控制与双级悬浮控制的效果差异。结果表明:EMS中低速磁浮列车在弹性轨道梁上起浮时,容易发生悬浮失稳的异常振动现象,原因是单级悬浮控制模式的悬浮架自激振动频率激发了弹性轨道梁的固有频率,从而诱发了车轨剧烈耦合共振;提高轨道梁刚度或采用双级悬浮控制器模式,可以缓解EMS中低速磁浮系统起浮阶段异常振动引起的悬浮失稳现象。     

基于S变换和互信息的梁类结构裂纹定位方法

实际使用中的梁类结构容易萌生裂纹，影响其使用寿命及安全可靠运行，准确判定其裂纹损伤位置对于实现梁类结构的快速准确维护处理具有重要意义，为此提出基于振动信号S变换和互信息值实现梁类结构裂纹的识别与定位。首先，基于测试获得梁类结构上分布点的振动信号；其次，利用S变换将振动信号变换到时频域，计算梁结构在裂纹损伤前后各对应位置点时频域振动信号的互信息值；最后，通过检索互信息值向量中分量的最小值位置实现裂纹区域的准确定位。为了避免引入附加质量的影响，利用机器视觉测振系统采集悬臂梁和小型复合材料叶片上的分布点振动信号，设置不同裂纹位置对梁类结构裂纹定位方法进行了验证，证明了方法的有效性。     

悬臂梁裂纹参数的识别方法

以梁振动理论作为基础 ,将含裂纹梁的振动问题转化为由弹性铰联接两个弹性梁系统的振动问题 ,得到理论计算含裂纹梁振动频率的特征方程。由此特征方程计算得到裂纹深度参数和位置参数变化时悬臂梁振动固有频率的变化规律。利用计算裂纹悬臂梁振动固有频率的特征方程 ,提出一种辩识裂纹深度和位置参数的数值计算方法。并通过对模拟悬臂梁裂纹的分析说明文中方法的有效性。     

神经网络-遗传算法在振动控制系统中的应用

分析了欧拉-伯努利梁的振动特性,提出了将遗传算法及神经网络应用于欧拉-伯努利梁振动主动控制的新方法.该方法利用遗传算法在线计算控制力,利用神经网络模拟粱的动力特性,代替梁进行动力分析.系统充分发挥了遗传算法及神经网络各自的特点,是非常具有发展前途的新型的控制系统.     

附有滑动质量的旋转柔性梁动力学特性研究

提出用弹簧-质量系统抑制旋转柔性梁的振动,建立Euler-Bernoulli梁的动力学模型.对方程进行无量纲化,并在质量为慢时变运动、旋转角速度和角加速度为梁变形同阶小量时,对非线性方程进行近似简化,分析弹簧-质量系统对梁振动特性的影响机理.利用多尺度方法对非线性方程近似求解,在主共振、内共振条件下,研究梁和质量运动幅值随质量位置和调协参数的变化趋势.     

完全参数激励下索梁耦合系统非线性动力学分析

研究完全参数激励下弹性拉索与悬臂梁耦合结构的非线性动力学问题。建立索梁耦合结构力学模型,利用Hamilton 原理建立索－梁耦合系统的非线性动力学方程,利用Galerkin方法将索－梁耦合系统的非线性运动偏微分方程离散为一组常微分方程。利用多尺度法分析研究索－梁耦合动力学系统的非线性振动,用Runge-Kutta法对数学模型进行数值计算,得到当梁与索的频率比为2:1时,系统发生严重的参数共振,同时探讨阻尼参数对索－梁耦合系统非线性动力学的影响,并提出对工程有实际意义的结论。     

移动双柔性梁系统的振动主动控制

以弹簧连接移动双柔性梁系统为实验对象,研究多柔体系统的振动特性和振动主动控制问题.针对移动双柔性梁系统存在建模的复杂性和耦合非线性等问题,基于系统的动态线性化数据模型,研究无模型自适应控制算法在多柔体振动主动控制领域的应用.设计并搭建移动双柔性梁实验平台,进行基于压电驱动器和伺服电机混合控制的双柔性梁振动抑制实验研究....     

智能柔性结构振动主动控制中驱动器的最优配置

从振动主动控制系统的振动能量和控制能量的角度出发,应用最优控制理论,对智能柔性结构振动主动控制中驱动器的最优配置策略进行了研究,给出了相应的控制规律。为了获得最佳的控制效果,引入了改进的基因遗传（ＧＡ）算法,并以悬臂梁为例,讨论了压电驱动器的位置、数量、配置方式以及控制增益对智能柔性结构振动主动控制效果的影响,为智能梁的结构设计奠定了理论基础。     

细直梁弯曲振动中的局域共振带隙

通过将声子晶体中的局域共振思想引入到细直梁的结构设计中,构造了一种具有低频局域共振带隙的周期结构细直梁。采用传递矩阵法计算了周期边界条件下该细直梁弯曲振动中的弹性波能带结构,计算结果表明该结构中存在低频弯曲振动带隙。采用有限元法计算了有限周期该细直梁的振动传输特性。以有机玻璃、橡胶/铜块振子构成的该局域共振细直梁为例,采用振动试验方法对其振动传输特性进行了测试。试验结果同理论及仿真结果相吻合。结果表明,局域共振结构可大大降低带隙频率,并增大带隙衰减。梁类结构是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一,局域共振结构的应用为其提供了一种新的思路。     

自适应桁架结构振动控制及其PCL仿真

研究了以PZT压电堆式主动构件为作动器的自适应桁架结构的振动控制问题。分别采用位移反馈和仿人智能控制律进行结构主动振动控制设计,并基于有限元模型,采用时域内New-mark-Bete数值积分求解结构控制系统微分方程的方法,在PATRAN/NASTRAN中利用其二次开发语言Patran Command Language(PCL)建立了通用的结构控制仿真平台,并给出了对四梭柱自适应桁架结构的振动控制仿真和实验结果。仿真和实验均使结构振幅降低了90%以上,证明控制方法效果良好,仿真手段准确可行。     

基于自寻最优控制方法实现结构振动主动控制

从振动主动控制设计思想出发,基于自寻最优控制的基本原理,对采用这一控制方法实现结构振动响应主动控制进行了研究。在此基础上,开发了以计算机及高速数据采集板为核心的数据采集、处理和自适应控制系统,对一压电机敏刚架结构进行了振动主动控制实验,取得了良好的抵消振动效果。     

恒速状态移动质量作用的柔性梁最优振动控制

针对恒速状态移动质量作用下柔性梁的最优振动控制方案进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立移动质量-柔性梁时变系统的振动方程。当移动质量刚好离开梁时给出终端时刻点,超越终端时刻的梁作自动振动,建立时不变系统的振动方程。若将以往适用时不变系统的最优控制方法应用于时变系统,会导致次优化效果。为此,采用多种控制设计方法对系统的振动响应进行抑制,讨论不同控制方案的优缺性。数值结果表明:对于特定的作动器位置,有必要采用具有时变特征的控制方法替代时不变控制方法;相比时变控制方法,采用状态相关的黎卡提方程(state-dependent riccati equation,简称SDRE)控制方法得到的性能指标最优;基于增广矩阵的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,简称LQR)边界控制效果优于bang-bang控制,前者控制策略得到的性能指标最优。     

基于μ综合的压电柔性结构振动主动控制

利用模态理论和μ综合方法,对智能柔性悬臂梁进行振动主动控制研究。以压电陶瓷为作动器,电阻应变计为传感器,采用有限元方法和实验模态测试方法建立结构动力学模型,对两种方法所得结果进行比较分析可知有限元模型与实际系统存在误差。考虑外部扰动和量测噪声的不确定性,同时考虑系统固有频率、阻尼比和作动器参数的不确定性,选择模态位移信号为评价量,根据信号的频率特性选择合适的加权函数,利用μ综合方法设计振动控制器。从频域角度分析控制器的有效性,结果表明该控制器能抑制不确定干扰对输出应变的影响,能在系统不确定性情况下满足控制要求,说明控制器具有鲁棒性。进行了振动主动控制实验研究,结果表明,所设计的控制器能有效抑制结构的振动响应。     

基于单神经元PID新型多能源烟草烤房控制系统的研究

在烟草烤房系统中,由于难以建立精确的数学模型,常规的PID控制方法很难兼顾烤房控制系统的动态品质和稳态精度之间的矛盾关系。本文应用智能控制理论,提出了一种基于单神经元PID控制方法,充分利用单神经元网络自适应、自学习和PID控制结构简单、鲁棒性强的优点;利用西门子PLC实现烤房的智能系统,通过MODBUS-RTU通信的方式进行数据采样,其控制结构优于普通自动控制方法;该系统弥补了常规PID控制在非线性、时变及滞后的系统中的不足;实验与运行表明,烤房的温湿度控制精度与烟叶烘烤质量均得到了显著提高。     

压电智能结构的柔性梁振动主动控制系统仿真

针对材料的共振会对系统的稳定性和精度产生不良影响的问题,采用压电智能结构,使用两路独立电源驱动两组压电陶瓷片,电路的工作频率调整为光纤智能梁的共振频率,并以光栅光纤为传感器,应用Matlab的仿真工具箱研究了环氧树脂柔性梁振动的主动控制技术,建立了振动主动控制系统实验平台并进行了仿真。研究结果表明,本实验系统能够抑制柔性梁在共振频率附近的共振峰幅值,达到主动控制效果。     

履带车辆磁流变阻尼器动力学模拟实验台研究

基于磁流变液(M RF)构造出的半主动悬挂系统可以用于对车辆振动的实时控制,半主动悬挂系统模拟实验台是实行实车动力学分析进而实现上述目标的基础性设备。首先,按照相似定理,进行了履带车辆磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟实验的台架设计,实现了动力学模拟;进而,结合履带车辆行驶的典型越野路面,提出一种路面激励输入设计方案;最后叙述了基于L abV IEW虚拟仪器的磁流变振动实验台状态监测系统的构成。