弱耦合星载天线结构振动神经网络预测控制

为了研究弱耦合星载天线结构的振动控制,建立了该结构的有限元计算模型;并对结构失谐前后的动力学特性进行了分析;针对失谐前后的结构,分别采用神经网络预测(NNP)控制方法进行了振动控制,并与二次线性最优控制(LQR)方法的振动抑制效果进行了对比.仿真结果表明,弱耦合星载天线结构参数的微小失谐会导致结构振动产生明显的模态局部化;采用NNP控制方法进行结构振动控制的效果明显优于LQR控制方法,且在由失谐导致模型失配时,NNP控制方法对结构振动亦有较好的抑制;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑到结构失谐的影响.     

大型翻板闸门抗波浪振动的主动控制

以单跨为102 m的苏州河河口大型翻板闸门为例，探讨了在台风风浪作用下闸门扭转振动妨碍正常使用和影响结构安全性的问题.通过求解半解析解获得了部分入水翻板闸门在液固耦合下的扭转振动模态，并得出了该模态与上、下游水位的关系，结构模型试验验证了该解的合理性.建立了该结构扭转振动控制机理，根据港口工程常用的风浪谱，基于随机最优控制方法，仿真求解了结构控制前后的振动响应.结果表明，该模态控制方法及其控制点的设置能够大幅度降低扭转振动幅度，从而提高了结构的安全性能.当随机载荷的能量集中在某个模态附近时，该方法更易于实施.     

分力合成和智能材料相结合的振动控制方法

针对采用喷气控制的挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种将分力合成(CSVS)和基于分布式压电陶瓷元件(PZT)振动控制相结合的主动振动抑制方法.研究了将分力合成方法应用于闭环系统的控制.为了将CSVS方法应用于具有常幅值执行机构的系统,提出将PWPF调制与CSVS相结合的方法.为了进一步抑制挠性附件的残余振动,采用分布压电陶瓷元件(PZT)作为作动器,设计正位置反馈(PPF)补偿器,增加挠性结构振动模态的阻尼,使得挠性结构的振动在较短的时间内能够迅速衰减.最后,将该方法应用于挠性航天器的单轴rest-to-rest姿态机动控制,结果验证了该方法的可行性和有效性.     

基于变结构/输入成形的航天器振动抑制方法

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈变结构控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略.首先,采用拉格朗日方法建立中心刚体上带有弹性附件的航天器的动力学模型.然后,在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上,考虑挠性结构模态不可测的情况,为了避免设计状态观测器及其引入的误差,在输出反馈变结构控制的基础上,给出了滑模存在条件以及仅利用输出信息的变结构控制器设计方法,使系统的状态轨迹达到滑动平面,并保证闭环系统渐近稳定;在此基础上,应用输入成形方法设计成形控制器来抑制该系统的振动,使得航天器星体姿态和挠性附件的振动同时得到了有效的控制.该成形控制器的设计仅需闭环系统的振动频率和阻尼.将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动控制进行了仿真研究,结果表明,方法可行有效.     

基于粒子群的压电结构多目标同步优化控制

为了分析压电智能结构振动主动控制中结构与控制的耦合特性,克服现用优化算法的复杂性,以压电智能梁结构为研究对象,运用粒子群优化方法对传感器与作动器分布和反馈控制增益进行同步优化.选用储存能量和控制能量最小以及振动衰减最快的多重性能指标作为优化目标函数,找出了针对特定振动模态下的最佳贴片位置与控制增益,分析了压电片长度和数量对控制效果的影响.运算结果表明,与传统遗传算法相比,粒子群具有编程简单、计算量小、收敛速度快等优点.仿真结果显示,基于粒子群同步优化后的结构振动控制效果明显,验证了该方法的可行性.     

磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究

为了有效利用磁控形状记忆合金(MSMA)进行土木工程结构的振动控制,研究了MSMA的变形机理和动力学特性,分析了MSMA的本构关系,给出了适用于土木工程结构振动控制的本构关系的研究方法,研究了基于MSMA振动控制器研制及其在结构振动控制中的工程应用方法,介绍了MSMA在结构振动控制中的应用前景和发展方向,同时对于应用中存在的难点问题进行了探讨.结果证明,MSMA材料在结构振动控制中的研究具有重要的价值.     

考虑失谐的星载天线结构振动预测控制

为了研究失谐星载天线结构的振动控制,建立了星载天线结构的有限元计算模型;并对结构失谐前后的动力学特性进行了分析;采用预测控制方法,针对失谐前后的结构进行了振动控制,并与二次线性最优控制(LQR)方法的振动抑制效果进行了对比.仿真结果表明:弱耦合星载天线结构参数的微小失谐会导致结构振动产生明显的模态局部化;在由失谐导致模型失配时,预测控制方法对结构振动亦有较好的抑制,而LQR控制方法则引入了激振;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑到结构失谐的影响.     

杆、梁结构振动能量密度的简化解法

以能量密度为变量,研究了杆、梁结构受激励分别产生纵向振动和弯曲振动时的控制方程,获得了一维结构振动能量密度的简化解法.该简化方法为船舶基本结构的高频振动噪声分析提供方便准确的方法,它只需要比传统的模态法较少的参数,且不需要关于结构共振响应的信息.计算分析表明,在高频时,由简化方法得到的近似解与精确解吻合很好.文中进一步验证了Nefske＆Sung提出的振动噪声结构的能量流与热流的相似性,即当阻尼较小时,一维结构中的振动能量流具有与热传导中热流类似的特性.     

能量有限元法在船舶结构中的应用

为了解决舰船结构的振动噪声预报及其控制问题,以能量密度为变量,获得了薄板结构受激励产生弯曲振动时的能量密度控制方程,并得到了控制方程的有限元解.用该方法对简单的薄板结构进行了验证计算,并对一舰船的基座结构进行了计算分析.由基座结构的能量密度随频率的变化规律得知,在高频范围内,能量比值随频率增加而缓慢减小.改变基座结构的板厚及阻尼系数值,可以使结构的能量密度值明显降低.计算结果表明,由能量有限元法得到的结构中能量密度的比值与实验结果吻合较好,从而验证了本文所用的能量有限元法是一种有效可靠的分析高频振动噪声问题的方法.     

压电类智能结构在船体振动控制方面的应用研究

振动是存在于舰船结构中一个普遍的现象,它所带来的危害一直为人们所关注.根据振动主动控制原理,建立了以PZT为执行器的振动主动控制模型,研究通过控制甲板的边界条件,从而达到减振效果的方法.利用ANSYS软件对建立的实验模型进行了数值仿真研究,搭建物理实验平台,开发了单输入多输出的振动自适应主动控制系统,进行物理实验研究.最后,将实验值与仿真值进行比较分析,验证了该方法的有效性,为船体振动的主动控制提供了一条新的途径.     

结构振动控制述评

本文介绍结构振动控制的研究现状，对结构振动控制理论方法和控制系统做了较详细的叙述，指出结构振动控制在工程领域中的应用前景，并提出一些有待解决的问题。     

振动主动控制的逆系统方法

传统的振动主动控制方法在应用过程中，常采用线性化处理，将一些非线性过程用一系列的线性关系代替，不能得到令人满意的结果。将多变量控制的逆系统方法引入到结构振动主动控制中，建立了结构振动主动控制系统的逆系统模型。并给出了一个简例，取得了预期的控制效果，表明用逆系统方法对结构振动进行主动控制是可行的。     

预测控制在结构振动控制中的应用研究

主要研究预测控制在结构振动控制中的应用,探讨结构振动控制对象模型、预测模型、控制算法,然后通过模拟试验,证实其控制效果明显、易于实现。     

基于最小控制综合算法的结构振动控制研究

介绍了最小控制综合(MCS)算法的基本原理,在分析算法框图的基础上,考虑工程振动的特点,将其进行改进,应用于结构振动控制。提出了基于MCS算法结构振动控制的参考模型选择方法。算例仿真分析表明,MCS算法用于主动和半主动控制能取得较好的效果。     

能量集中耗散与调谐质量阻尼系统

提出用能量集中耗散的方法替代调谐质量阻尼器,被动控制结构的地震响应。采用摩擦耗散能量,放弃了粘滞阻尼,通过角频率和振动分析探讨了能量集中的原因和最佳集能系统的参数,利用数值仿真说明了摩擦系数对减振效果的影响。     

弧形闸门优化模糊半主动减振控制

采用水力学边界条件优化和结构优化是降低水工弧形闸门流激振动的重要措施，但这些措施对流激振动的削弱仍然有限，且不能应用于已建成闸门的减振。采用结构控制的方法是解决流激振动问题的进一步措施。针对某大型水利枢纽导流底孔弧形闸门，在闸门上布置若干MR阻尼器，采用优化模糊半主动控制来减小振动。计算结果，表明采用优化模糊半主动控制能有效地抑制弧形闸门流激振动反应，可取得与LQ半主动控制相当的效果。     

随机参数结构振动控制的特征值分析

以物理参数为随机变量的结构为研究对象,从随机结构刚度矩阵和质量矩阵中提取出随机因子并将其引入振动控制方程,用随机因子来表示控制方程中参数的随机性．并利用代数综合法推导出振动控制特征值的均值和方差的表达式．同时,应用3σ准则对随机结构振动控制的稳定性进行了分析,得出了稳定性的判据．通过一个悬臂梁的算例表明,弹性模量对振动控制闭环特征值的影响要大于质量密度的作用,表明了文中方法的可行性．     

基于能量回收的土木工程结构振动控制

为了解决土木工程结构振动的主动和半主动控制技术对外界电源过分依赖的问题,系统回顾了基于能量回收与利用的各种结构振动控制系统。在此基础上,提出了一种自供电磁流变阻尼器减振系统,实现了振动控制的自供电与传感;指出了该系统的应用前景、亟待解决的问题和进一步的研究方向。研究结果表明：该系统既可以作为具有自适应特征的被动控制装置,也可以设计为半主动控制系统,同时该系统还可以和其他结构控制系统组合使用。     

跨层变刚度半主动结构振动控制

提出了跨层变刚度半主动结构振动控制的方法,阐述了其结构振动控制原理,推导了受控结构的系统方程,最后列举了建筑结构抗震抗风控制的仿真分析结果。     

水平组合结构体系的变刚度控制

实际工程中,组合结构体系应用广泛,为此本文对在水平结构组合体系的子结构之间安装可变刚度系统,为刚度吸能释能控制律,进行了分析。分析表明,采用这种变刚度半主要控制,能够使组合体系在地震作用下的动力反应得到有效的控制。