复杂爆破作业环境下的加速度功率谱密度分析

为了分析爆破振动对精密仪器的影响,以Intel集团场平爆破振动为案例,结合Intel公司提供的加速度功率谱密度要求标准和大连地区的爆破振动规律,设计了试验方案。对现场监测数据分析发现,原定控制点位置,无论深、浅孔爆破,在设计起爆网络下,振动速度均不大于0.02 cm/s,且加速度谱密度值均小于给定标准。这种加速度谱密度的控制方法不仅能降低爆破施工的经济成本,同时也为复杂作业环境下爆破振动的安全评价提供可靠依据。     

基于自适应逆控制的随机振动控制算法研究

针对随机振动试验中控制精度与控制效率双重要求,提出基于自适应逆控制方案的随机振动功率谱再现控制算法。通过在最小均方误差（LMS）算法中引入分频率与变步长策略,获得适用于功率谱迭代的LMS算法,并利用系统预辨识结果初始化权向量方法,提高迭代控制效率、降低迭代运算量。采用基于AR模型的数值模拟方法,通过对高斯白噪声信号滤波,生成能准确再现期望功率谱的时域驱动信号。该算法的有效性由功率谱再现仿真试验得以验证。     

基于驱动谱修正迭代控制算法的三轴振动控制研究

对三轴振动试验系统进行分析,研究了多输入多输出功率谱复现控制算法。利用HV频响函数估计法对系统进行辨识。针对系统频响矩阵为长方阵并出现奇异点的情况,采用奇异值截断法保证算法的稳定性,并运用迭代控制算法修正驱动谱提高振动控制的精度。通过三轴向振动台与集成该算法的多输入多输出振动控制器进行三轴向振动试验。实验结果表明:基于HV频响函数估计法修正迭代控制算法进行振动试验对功率谱的复现具有较好的精度和工程实用性。     

非线性系统响应功率谱密度的小波-Galerkin方法

发展了广义谐和小波在确定非线性系统随机动力响应中的应用。首先,利用周期广义谐和小波展开非线性动力微分方程,并考虑小波的联系系数后,可将动力微分方程转化为一组非线性代数方程。其次,利用Newton迭代法数值解答了非线性代数方程,得到了非线性动力响应的小波变换。最后,根据响应时变功率谱与各阶小波变换之间的关系,计算求得了非线性动力响应的功率谱密度。数值模拟显示了本文建议方法与Monte Carlo模拟之间的吻合程度。     

随机振动响应下空间相机支撑结构设计与试验

针对某高分辨率空间相机结构随机振动加速度响应大的问题,对空间相机支撑结构进行了优化设计。(1)建立了基于随机振动响应分析的数学模型,推导了随机振动均方根响应表达式;(2)基于三点定位原理和双脚架柔性结构原理设计了相机支撑结构,以相机安装点RMS值最小为目标,基频作为约束,建立了相机支撑结构随机响应优化模型,对支撑结构柔性环节位置进行了尺寸优化设计,采用MSC.PatranNastran有限元分析软件对优化处理后的支撑结构进行了工程分析,相机安装点随机响应RMS值最大19.6 grms;(3)对相机支撑结构进行了随机振动试试验。结果显示:有限元分析结果与试验测量数据符合的较好,最大相对误差为8.2%,所设计的空间相机支撑结构满足空间相机使用要求,验证了所采用优化方法的可行性。     

一种多点随机振动试验控制的新方法研究

为适应多振动台试验控制的需求，提出了一种新的多点随机振动实验控制方法。该方法通过构造一组有限冲击响应(FIR)滤波器对独立的白噪声序列进行线性滤波耦合而直接生成驱动信号，在闭环控制中实时修正驱动信号，使得最终响应谱满足参考谱要求。由于抛弃了传统的驱动信号时域随机化过程，这使得该方法具有较强的稳定性和适应性，而且控制回路时间缩短，提高了控制系统的实时性。文中提供了一模拟算例，显示了该方法的有效性。     

基于统计线性化的非线性随机振动虚拟激励法研究及应用

传统的虚拟激励法成功地解决了结构线性随机地震响应计算效率低的问题,却无法将非线性因素考虑在内。以统计线性化理论为基础,提出了一种可以考虑结构非线性的改进的绝对位移直接求解的虚拟激励法,采用不同的抗震分析方法,对一座单塔双索面预应力混凝土斜拉桥进行位移、速度、加速度功率谱密度以及位移、轴力响应值的计算,并进行对比分析,结果表明所提出改进的虚拟激励法不仅可以考虑结构的非线性,而且精确、高效,可以广泛地应用于桥梁工程的抗震分析中。     

双振动台随机振动H∞双自由度综合控制研究

摘要：在不考虑互谱的情况下,提出了一种双振动台随机振动控制试验的H∞双自由度控制新方法。研究了基于Η∞控制理论的双振动台解耦控制方法,应用Η∞双自由度控制方法进行双振动台随机振动控制。用一悬臂梁模型进行数值仿真验证,仿真结果表明在20~2000Hz频率范围内,利用Η∞双自由度控制方法设计的控制器,能使输出控制谱和参考谱的自谱密度误差控制在±1dB以内,完全符合双振动台设计的控制要求。同时试验结果表明该方法可实现综合控制的所有要求,各项控制精度均满足实际工程要求。     

基于自适应逆控制的液压振动台功率谱复现

为了改善液压振动台功率谱密度复现的精度和实时性,引入了自适应逆控制的系统辨识技术。在分析液压振动台功率谱密度均衡原理的基础上,推导时域自适应逆控制(Adaptive inverse control-AIC)和频域逆控制来实时获得振动系统的阻抗函数用以高精度实时修正控制谱密度。文中给出一种多处理器协同工作的硬件平台方案,将实时控制的任务进行分解;最后通过双端口RAM实现数据共享,从而实现功率谱密度的实时复现。仿真实验结果表明：频域自适应逆控制较时域自适应逆控制更利于改善功率谱密度复现的精度和实时性。     

多通道FULMS自适应前馈振动控制算法分析与验证

摘要：柔性结构振动主动控制的核心问题之一是控制策略与方法,针对FXLMS自适应滤波前馈振动控制方法参考信号不易选取问题,给出一种多通道FULMS自适应滤波前馈振动控制方法;首先进行控制器结构的分析与构建,概括描述和推导了多通道FULMS控制算法过程;为验证所分析算法的可行性和优越性,基于MATLAB软件包进行仿真分析,并与FXLMS算法分别进行单通道和多通道控制效果对比,分析结果表明多通道控制优于单通道控制,FULMS算法优于FXLMS算法。在此基础上,以航天器柔性帆板结构为理想模拟对象,构建压电机敏柔性板结构和测控系统进行实际算法控制实验;实验过程与验证结果表明,采用的FULMS控制器设计方法与控制算法是有效可行的,并具有较快的收敛速度和较好的控制效果。     

水平滑台随机振动性能探讨

随着科技和经济的发展进步,随机振动已经成为振动环境工程和结构动力学研究中最重要的课题。本文重点就水平滑台的随机性能中的梯度现象就某一实例做了重点剖析及讲解,并对日常试验及检定检测中应注意的问题进行了探讨。     

基于跟踪滤波的自适应振动控制

针对频率周期振荡的振动系统讨论自适应控制问题,在频率跟踪的基础上对频率变化的振动响应进行控制,给出相应的估计、滤波与控制方法。首先在子空间辨识原理的基础上,通过测量信号自相关序列的递推运算获得信号频率;然后根据估计频率实时调整带通滤波器的中心频率,使其跟踪信号频率,实现信号分量的跟踪滤波;最后在LMS 方法的基础上构造     

双振动台随机振动综合控制研究

阐述了应用于双振动台随机振动综合控制系统的理论框架和试验控制方法。在不考虑互谱的情况下，本文提出一种新的比例均方根修正算法，能够快速平稳地使控制谱得到收敛，并满足参考谱的要求。同时针对多点加权综合控制的问题，首次提出了用最优条件数选取主控矩阵的方法，该方法具有最优的数值稳定性，可实现综合控制的所有要求。试验结果表明各项控制精度均满足实际工程要求。     

基于输入估计方法的振动主动控制试验研究

针对一种基于随机游走和输入估计策略的振动主动控制方法进行了试验研究。该方法涉及的动力学模型既依赖于受控系统的基本物理参数,又与未知的外扰激励密切相关。首先采用模态识别方法离线辨识系统的物理参数,以获得系统状态方程,再利用随机游走模型将未知外扰视为辅助状态量来构造新的状态方程,并借助Kalman滤波原理对新状态方程中的未知状态进行估计,进而得到未知状态和外扰的估计值。根据系统已知的测量输出、未知状态及外扰的估计值构造目标函数,应用LQG方法求解控制器增益,得到考虑未知外扰的最优控制输入。以柔性悬臂梁模型作为受控对象,对其实施振动主动控制,试验结果表明,该控制方法能有效抑制模型的前四阶模态振动,特别是对低阶模态的控制,其效果远优于经典LQG控制方法。     

基于应力概率密度和功率谱密度法的随机声疲劳寿命预估方法研究

针对航空发动机燃烧室火焰筒结构的声疲劳问题,研究了一种用于随机载荷下结构疲劳寿命预估的有效方法。首先,对薄壁结构在随机载荷作用下的Von Mises应力过程的概率分布作了研究,给出了应力峰值概率密度函数的表达式。基于Miner线性理论,提出了基于应力概率密度和功率谱密度法的随机声疲劳寿命预估方法,并建立了疲劳寿命预估模型。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,在采用耦合的有限元和边界元方法计算出随机声疲劳应力基础上,应用所建立的模型进行了疲劳寿命估算,并对计算结果进行了宽带修正。结果表明,该方法对航空薄壁结构随机疲劳寿命分析具有实用性。     

Direct spectral power density estimation from a discrete-time representation of stochastic analog quantization for an analog random process

Raising the performance is considered for the direct estimation of spectral power density for analog random processes. The solution is based on using sign analog-stochastic quantization of the random processes. Experimental results are presented. Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 3, pp. 13–17, March, 2009.     

考虑人-结构相互作用的楼盖振动控制研究

探讨了采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统对楼盖考虑和不考虑人-结构相互作用时的振动控制。每个静止的人和调谐质量阻尼器(TMD)都作为单自由度动力系统附加在楼盖控制模态上,得出了人-楼盖-MTMD系统耦合振动方程,通过对该方程的傅里叶变换和静力缩聚法,得到了以无量纲参数表示的楼盖加速度响应。运用遗传算法,以楼盖的加速度响应最小为条件对MTMD系统进行优化,得出了对应不同MTMD系统质量比和楼盖阻尼比的无量纲设计参数(频率比和阻尼比)。通过对不考虑和考虑人-楼盖相互作用的楼盖减振控制效果进行对比,提出了考虑人-楼盖相互作用的楼盖MTMD系统的设计建议。另外,对MTMD系统由于楼盖模态质量、自振频率以及MTMD阻尼的变化所导致的去谐效应进行了讨论。最后总结了考虑去谐效应的MTMD系统的设计方法。     

磁悬浮主被动隔振系统自适应控制及非线性补偿

 In order to effectively control the low frequency vibration of ship machinery,a passive-active hybrid vibration isolation mount using maglev actuator was designed. Maglev actuator is excellent for active vibration isolation, with non-contact structure, low stiffness and rapid response. However, the actuator’s nonlinearity has to be restrained by control algorithm. The nonlinearity of maglev actuator was analyzed, the nonlinear reverse model of actuator was built through theoretical analysis and experimental correction, and an improved FxLMS algorithm based on reverse model linearization and frequency range division control was put forward, which has the advantage of low computation load for real time control. Experiments were performed on a multiple-DOF active vibration isolation system, results show that the improved FxLMS algorithm could effectively reduce the vibration energy at targeted frequency, and well restrain the nonlinearity-induced vibration.  

      

Life estimation model of a cantilevered beam subjected to complex random vibration

An analytic methodology was developed to predict the fatigue life of a structure experiencing stationary, Gaussian random vibration excitation. This method allows the estimation of fatigue life using a frequency domain method, where only the input power spectral density and damping factor are required. The methodology uses linear elastic fracture mechanics for fatigue crack propagation and accounts for the frequency shifting that occurs due to fatigue crack evolution. Good results have been obtained comparing the analytic model to both finite element analysis (FEA) and experimental results, for mild‐steel cantilever beams.