随机参数智能桁架结构振动控制中主动杆的优化配置

该文研究压电智能桁架结构振动主动控制中结构物理参数，作用荷载和控制力同时具有随机性时，压电主动杆的最优配置和增益优化问题，采用智能结构的状态空间模型建立了以最大耗散能准则来基础的目标函数，建立了具有动应力，动位移可靠约束的主动杆的优化配置和增益优化模型，对结构动力响应的数字特征进行了推导，并通过一智能桁架结构的优化配置计算，说明该优化配置模型的合理性和有效性。     

主动杆系结构的稳定性分析

利用开环系统零极点和闭环系统的根轨迹方法,分析主动杆系结构的稳定性问题。通过理论与数值分析,揭示同位配置的主动杆系结构的开环零极点具有相间排列的性质,而其闭环系统的根轨迹,无论控制增益怎么变化,其均在复平面的左半平面,因此同位配置主动杆系结构具有渐近稳定性,并且其稳定性不随结构参数的变化而变化,亦即具有稳定鲁棒性。     

机敏杆压电扭转驱动器／传感器优化布置

提出一种由薄壁杆、压电扭转驱动器、压电传感器组成的机敏杆,针对机敏杆扭转振动控制中驱动器/传感器优化配置问题,对机敏杆的扭转振动进行了深入的研究,采用拉格朗日方程和假设模态法推导了机敏杆系统的动力学方程,建立了系统的状态空间表达式.将机敏杆划分为若干个位置单元,选取主动控制器的最大耗能作为优化准则,运用遗传算法获得了压电扭转驱动器/传感器的最佳配置位置及最优反馈增益.结果表明:所获得的最优位置、反馈增益是合理的,将驱动器/传感器同位配置在最优位置并实施相应的闭环最优控制,主动控制器的耗能最大,并能有效抑制机敏杆的扭转振动.     

自适应桁架结构局部力反馈振动控制及其主动构件的配置研究

本文主要研究利用自适应桁架结构自身的主动构件实现控制结构动态特性的理论和有效性以及主动构件的最优配置问题。首先，基于自适应桁架结构的有限元模型，将主动构件的弹性内力直接用于实现反馈控制桁架结构的振动特性；然后，引用模态耗散能因子和模态应变能因子的概念，研究了主动构件的优化配置问题。通过一平面自适应桁架结构的优化配置计算和数值仿真，说明了文中提出的控制方法和主动构件优化配置的有效性。     

最优极点配置法在梁式结构振动主动控制中的应用

本文在常规极点配置的基础上,将最优极点配置方法应用于梁式结构的振动主动控制系统的设计。在评价函数中考虑观测器增益阵和反馈增益阵,使它们各自的迹之和最小。在约束中除了满足常规极点配置的观测器特征方程和受控结构的特征方程外还对系统极点的实部及阻尼进行了约束。通过一个梁式结构的算例表明该方法是可行的,设计出的系统的抑振效果是明显的。     

结构主动控制最优极点配置算法研究

针对结构主动控制极点配置理论所得控制力矩阵的不唯一性,提出一种基于结构主动控制极点配置的优化算法。该算法与经典LQR最优主动控制主要区别表现在用于结构主动控制时不受加权矩阵Q和R的影响,具有明显的物理或工程意义。首先,对比了结构主动控制系统各数学模型之间的相互关系,依据传递函数矩阵的唯一性, 在复平面内进行最优零极点配置;其次,构造基于期望零极点的目标传递函数矩阵,并对传递函数矩阵进行目标最小实现,从而实现结构主动控制的最优极点配置;最后采用算例说明本文算法的有效性和实用性。     

挠性结构主动减振中传感器和激振器的优化布置

本文提出了从有效衰减振动能量的角度，通过最小化Ｌｙａｐｕｎｏｖ第二方法中的优化性能指标，对挠性结构振动的主动控制进行优化的方法。研究了在以位移传感器或速度传感器作为检测元件进行部分状态变量反馈的约束条件下，传感器、激振器的最优位置以及最优反馈增益的确定，讨论了在包括截尾残余模态的情况下系统的稳定性。本文还对在两邻边固定、另两邻边自由的边界条件下矩形薄板振动的主动控制进行了优化计算和数字仿真。结果表明，优化的控制系统能够有效地衰减结构的振动。本方法具有明显的物理意义和较高的计算速度，并且通过选取不同的权系数，能够协调控制能量和振动的衰减效果，从而得到合理的位置和增益。     

舱段主动隔振系统作动器配置优化

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作动器启用状态为自变量,最后采用教与学优化(teaching and learning-based optimization, TLBO)算法寻找最优配置。仿真计算结果表明,对于不同的激励,多通道主动隔振系统的最优配置不同,即存在对应给定激励下抑制壳体振动与声辐射的最优配置。     

基于Sugeno型模糊神经网络的空间杆系结构的压电驱动器主动控制

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经网络的自适应学习功能进行模糊划分及产生模糊规则,最后利用模糊系统的推理能力对空间杆系结构模型进行基于地震响应的主动控制仿真,同时与基于经验的Mamdani型模糊推理规则进行仿真对比。仿真结果表明两种模糊推理模型对结构模型的控制都能达到良好效果,但是由于Sugeno型模糊推理的计算简单,其仿真速度比Mamdani型模糊推理快几十倍,而且省去了人为的经验总结过程,因而采用Sugeno型模糊神经网络控制器更能满足工程应用的要求。     

基于结构优化技术的皮带输送机辊筒性能改进

目的为了改善食品包装生产线中的皮带输送机结构力学性能,提高皮带输送机的工作寿命,通过结构优化技术对主动辊筒进行结构设计。方法首先,对主动辊筒进行结构分析和力学分析;然后,运用拓扑优化技术对辊筒辐板进行力学性能改进和轻量化设计;其次,基于HyperMorph对主动辊筒有限元模型进行空间节点的预变形,并进行形状优化求解。结果优化结果分析可得,主动辊筒的柔度从1340.304mm/N降至791.1324 mm/N,一阶固有频率从849.344 Hz增大到980.046 Hz,结构质量从1.235 t减小到0.806 t。结论优化结果表明,基于结构优化技术的主动辊筒结构,不仅有效地提高了结构的静刚度特性,一阶固有频率的提高说明加强了抑制振动的能力,还实现了结构的轻量化,节省了结构生产制造成本。该方法对于现代工程领域中的结构优化设计具有重要的借鉴意义。     

具有区间参数的智能桁架结构自振特性分析

研究了具有区间参数压电智能桁架结构的动力特性分析问题,在压电主动杆和被动杆的物理参数和几何尺寸同时为区间变量时,利用区间因子法建立了结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的Rayleigh商表达式出发,利用区间运算推导出结构特征值不确定变量的计算表达式。通过算例分析了不确定性智能桁架结构参数的区间分散性对其动力特性的影响,并获得了一些有意义的结论。     

主动结构的控制律辨识研究

主动控制结构主要运用于包括振动、声学、转子动力学的一些工程项目中。对于各种主动结构,其控制律显然是最能反映主动结构动力学特征的参数。在对相关参数进行了初步的探讨后,得到了在单点控制单点反馈条件下,对其反馈信号类型及其反馈增益的辨识公式。该方法由频响函数直接构造,其表达简洁,具有一定的工程实用价值。通过实例的数值计算也证实了该方法的正确性。     

家庭智能产品的主动交互设计研究

目的 分析AI介入产品带给人机交互方式的转变,从被动交互到强迫式主动交互以及主动交互,对比智能产品交互形式及其差异,剖析智能产品主动性的研究,提出家庭智能产品主动交互形式及设计注意要点,以及智能体DNA双螺旋四联体主动交互设计模型。在人口老龄化社会背景下,结合智能产品潜在的大量用户,即老年群体为例,提升智能产品的使用效率。方法 对智能产品交互形式进行文献研究与对比研究,采用问卷分析法、用户访谈法及非参与式观察法等,结合实际案例进行分析。结论 智能产品交互系统分为被动交互、强迫式主动交互和主动交互,且在人机交互起点、主动权、数据驱动与AI决策等方面存在差异,家庭智能产品功能与内容的主动性服务,能够提高人机沟通的连贯性,有效帮助老年用户提升使用效率与体验。     

基于智能模糊控制策略的有源消声

有源消声是一种有效的低频噪声控制方法，由于空间有源消声过程具有时变性和非线性，传统的自适应算法不能进行很有效的控制。本文采用智能模糊控制策略，建立了基于智能模糊控制策略的有源消声系统，通过实验与传统自适应控制算法的消声效果作对比分析，证明智能模糊控制器不但控制速度快，易于实现，而且消声效果明显优于后者，具有较大的应用推广价值。     

Timoshenko梁功率流主动控制研究

为了研究扰动影响下梁式结构的动力学响应与主动控制,首先基于Timoshenko梁理论,采用行波方法建立了悬臂梁结构的动力学模型并获得了其在扰动下的精确动力学响应,进一步得到结构中传播的功率流,并以此为目标函数,优化得到了最优控制力的大小与相位,然后对结构施加最优控制力,实现了Timoshenko梁结构的功率流主动控制。对Timoshenko梁结构动力学响应与功率流主动控制方法进行了数值计算,并与Euler-Bernoulli梁理论计算结果进行了对比分析。结果表明：采用行波方法计算梁结构的动力学响应准确可靠;Timoshenko梁模型较Euler-Bernoulli梁模型在中、高频段更为精确,且更接近工程实际;通过数值计算与分析验证了基于行波方法功率流主动控制的正确性与有效性,并且功率流主动控制可以明显降低梁式结构全频域内的抖动。     

活性与智能包装技术在食品工业中的研究进展

目的综述了活性与智能包装技术的主要类型、原理以及在食品工业中的应用研究进展,并对活性与智能包装技术中存在的问题进行了分析,对它们未来的发展趋势进行了展望。结果目前活性与智能包装技术的主要问题是现已应用的一些活性与智能包装技术存在安全性问题,且一些智能包装技术对环境条件的要求限制了它们的应用。结论活性与智能包装技术的结合会是目前的研究热点,也是未来食品包装技术的发展方向。     

结构抗震主动控制实验研究

运用智能材料对结构进行抗震主动控制是一个前沿课题,但是目前大多局限于单个构件或者理论推导上,由于建筑结构的复杂性和离散性,进行相关的实验研究是必要的,本文结合一三层智能结构主动控制实验,进行了主动杆件设计,优化以及基于模态的控制;研究表明,主动控制效果与结构参数和布置位置关系密切,而与地震波无关;通过控制作用,结构各层的位移和加速度特别是响应剧烈的峰值得到了很大程度的抑制;主动控制时,基于遗传算法的优化可以高效的实现全局优化,而避免陷入局部优化.     

特征模型自适应控制方法在悬臂梁振动主动控制中的应用

特征建模理论和方法是对现有控制理论关于对象建模理论的一个发展,为高阶、参数未知对象进行低阶控制器、自适应控制器和智能控制器的设计提供了理论依据,为工程设计带来极大的方便。基于特征模型的自适应方法与常用的间接自适应方法相比,待辨识的参数更少,控制器算法更简单。由于基于特征模型的自适应方法是一种很新的方法,在实际系统中的应用还比较少,因此有必要通过在实际系统的应用来验证该方法的有效性并不断改进和完善该方法。为此,利用压电智能结构作为挠性悬臂梁的敏感器和致动器,采用特征模型自适应控制方法对挠性悬臂梁的振动进行主动控制,并比较研究了特征模型自适应控制算法和正位置反馈（PPF）控制算法的物理仿真结果,通过物理仿真验证了特征模型自适应控制器抑制梁弯曲振动的有效性。