光电层合圆柱薄壳的自组织模糊主动振动控制

本文针对当前的光致伸缩驱动器构型在壳类结构的振动抑制中不能产生负膜力的问题,提出了一种新型的多片组合驱动器构型。并将该构型层合在圆柱薄壳结构的上下表面,建立了光电层合圆柱壳独立模态振动控制方程。考虑到光致伸缩驱动器的非线性和时变驱动特性,以及模型的不确定性,设计了基于性能函数负梯度调节的规则自组织模糊主动控制器,克服了常规模糊控制器控制规则设计的困难;为了验证上述提出的控制策略的有效性,进行了数值仿真;仿真结果表明提出的自组织模糊控制器取得了理想的振动控制性能,实现了柔性薄壳结构的非接触主动振动控制。     

简支板振动无线主动控制及驱动器优化布置研究

推导光电层合简支板结构动力学方程及模态控制方程,以规格化后模态控制力指数作为遗传算法的适应度函数,基于二进制编码的遗传算法对用于简支板振动控制的单对、双对光致伸缩驱动器布局进行优化,计算机仿真结果表明优化后的驱动器布局方案可有效提高板结构振动控制的有效性。在此基础上进一步对板结构多模态振动控制进行探讨,提出适用于板结构多模态振动控制的驱动器布局优化方法及振动控制方案,仿真算例表明该方法可有效地对简支板前二阶模态进行振动无线控制。     

光电层合圆柱薄壳的激励特性及控制

光致伸缩材料（如铁电陶瓷材料镧改性锆钛酸铅）在高能光束照射下具有光致形变效应,可应用于柔性结构的非接触激励与控制。本文在研究光致伸缩作动器光-电-热-力等能场耦合机理基础上,构建出光致伸缩作动器的数学模型,推导出光电层合圆柱壳振动控制方程。利用模态控制因子对不同布局下作动器的控制效果做出评价,同时对变曲率圆柱壳的薄膜作用与弯曲作用进行了较深入研究。最后,利用Lyapunov与速度比例反馈控制对所提出的布局进行了振动主动控制分析,结果表明分布式光致伸缩作动器对圆柱薄壳低频振动的控制效果良好。     

多模态柔性系统的最优时滞滤波器设计

时滞滤波器是一种消除柔性系统残留振动的有效方法。本文对多模态柔性系统的时滞滤波器设计进行了讨论。在最优随机时滞滤波器的基础上,通过使在某一频率下的残留振动最小,求出最优的时滞时间和频率,来设计最优时滞滤波器,消除系统中所有模态的残留振动。与一般的级联法相比,该方法减少了脉冲个数,大大减小了时滞时间,具有一定的鲁棒性。仿真结果进一步证明了该方法的有效性。     

正位置反馈的多模态振动主动控制实验

采用压电元件作为传感器和驱动器,基于正位置反馈技术对一个钢制挂架结构进行主动振动控制.介绍了正位置反馈控制的基本原理,阐述了其优化算法,并介绍了控制系统构成,最后对钢制挂架在扫频和窄带随机信号激励下的振动进行了主动控制实验,实验结果验证了本文所述方法可以有效地抑制挂架的多模态振动.     

单模态振动机构输入整形振动主动控制研究

小阻尼单模态振动机构的动力学特性表现为长时间减幅振动特性,如果仅仅采用小冲击的输入信号来抑制系统的振动,就可能降低系统的响应速度。为了有效解决这一问题,将时滞环节引入控制系统中,提出PD结合输入整形控制策略,研究在S型曲线输入信号作用下PD结合输入整形控制系统的振动特性,定量分析输入整形对单模态振动机构振动幅值的作用规律。在相同反馈增益的情况下与PD反馈控制相比较,PD结合输入整形控制系统的响应无超调,而且输入整形在半个振动周期内消除单模态振动机构的残留振动,从而减小了系统的稳定时间,提高了系统的响应速度。     

基于输出预估自抗扰策略的加筋壁板结构多模态振动主动控制

针对加筋壁板结构中存在的模型难以精确确定和多模态外界干扰等问题,基于加速度传感器,提出了一种不依赖结构精确数学模型的多模态线性自抗扰振动主动控制(Linear Active Disturbance Rejection Control)策略。由于加速度传感器和压电驱动器的异位配置不可避免地使得整个控制系统存在时延。为解决该问题,利用Smith预估器的原理,引入输出预估器来补偿时延,这样设计的自抗扰振动主动控制器能够很好地解决时延对结构振动性能的影响。基于dSPACE实时仿真平台、利用加速度传感器、压电片驱动器,设计并建立四面固支压电加筋壁板结构实验系统,对提出的控制方法进行试验比较研究。最后的试验结果表明,采用提出的具有输出预估功能的自抗扰振动控制器,能够快速有效地抑制结构的多模态振动。     

基于主动空气轴承作动器的模糊主动振动控制研究

提出基于主动空气轴承作动器的溜板模糊主动振动控制。在溜板的空气静压支承基础上,以主动空气轴承为作动器,采用模糊控制方法,实现运动中的溜板振动主动控制。在自制的空气静压导轨上用电磁激振器模拟干扰力进行控制实验,取得良好效果。     

压电层合薄壳振动主动控制的有限元分析

本文采用广义协调平板型壳元对两侧贴有压电薄膜的层合薄壳的振动控制问题进行了数值分析，推导出这种智能结构的主动控制方程，通过对一压电柱壳的计算，分析了主动振动控制的效果。     

振动控制的最优反馈特征结构配置

依据系统响应与特征结构配置的内在关系，本文提出了振动控制的最优反馈特征结构配置，将目前尚未解决的控制指标参数选择与结构固有特性配置联系起来，针对结构所承受的载荷形式．利用多目标优化理论，确定出系统的理想特征结构，通过建立满足理想特征结构配置的目标函数以及保证最优性的Ｌｙａｐｕｎｏｖ约束方程；使经过优化求得的控制反馈具有满意的控制品质，而且消耗的控制能也最小。     

承受移动均布质量的简支梁振动反应分析

考虑磁浮交通等工程背景下，研究了大于简支梁跨度的质量在简支梁上移动时，简支梁的竖向振动情况，建立了简支梁向振动分析的移动均布荷载模型，通过使用荷载移动状态函数得到了简化形式的简支梁振动方程组，并用振型叠加和Wilson—θ法求出了简支梁的振动反应。文中比较和研究了移动荷载作用下简支梁跨中位移和加速度与梁的跨度、荷载移动速度以及移动质量与桥梁质量比之间的关系。结果表明梁的自振频率，荷载的行驶频率和荷载与梁质量比对梁的振动都起着重要的作用。     

结构振动的主动模糊控制研究进展

回顾结构振动的主动模糊控制研究的20年来的进展，综述了结构振动的主动模糊控制研究状况，主要表现在土木工程力学以及航天工程力学两个领域，并结合现有的先进模糊控制方法和相关的智能控制技术，指出结构振动的主动模糊控制研究的发展方向。     

亚微米超精密车床的振动模糊主动控制

环境振动是影响亚微米超精密机床加工精度的一个重要因素 ,为此提出了将模糊控制系统与空气弹簧隔振系统相结合的方法 ,用于亚微米超精密车床的振动控制。空气弹簧的主要作用是隔离较高频率的环境振动并支承车床 ;模糊主动控制则是有效地控制低频环境振动的影响。针对机床系统振幅微小且有自激振动的特点 ,采用了带有两个调整因子的二维模糊控制器 ,其输入为速度和加速度信号 ,输出为作动器的控制电压。在 HCM- 1亚微米超精密车床上进行铅垂方向的振动控制实验 ,取得了良好的效果     

柔性结构的模糊主动振动控制研究

针对柔性结构在不同激振信号下的振动抑制问题，研究了如何应用模糊控制理论实现柔性结构的主动控制，提出了一种基于连续模糊判决函数的模糊ＰＤ主动振动控制方法，对悬臂梁分别在瞬态、正弦及随机激振下的模糊ＰＤ主动振动控制进行了仿真研究。结果表明：模糊ＰＤ控制对上述三种激振信号的振动均有明显的抑制作用。由于模糊ＰＤ主动振动控制对结构的不依赖性，该方法对难以建模的大型柔性结构的主动振动控制具有实际意义。     

复合材料层合板智能结构主动振动控制的边界元法

利用边界元法模拟智能结构的振动控制，推导出具有压电传感器及致动器的复合材料层合板的边界积分方程，应用负速度反馈控制律，研究了复合材料层合板智能结构主动振动控制问题，算例分析证明该方程的正确性。     

振动最优控制问题的优化

本文提出系统振动最优控制问题的优化方法。首先给出最优线性二次控制的控制力 ,然后根据实际控制目标建立关于权值的约束条件 ,优化控制性能指标 ,以达到最优控制效果。最后 ,通过一个简单例子加以说明。     

压电智能结构振动控制中执行元件最优位置的选择

采用模态分析及控制理论,确定了定量度量模态对贮存在结构中能量积分贡献的方法。利用奇异值分解技术确定了定量度量模态可控程度的方法。以压电智能结构振动控制效果为目标,将两个度量指标加权结合,构造了一种新的度量压电智能结构可控程度的指标,并以此为选择压电执行元件最优位置的依据。最后给出数值示例说明文中方法的有效性     

电压激励下四边简支压电层合板的振动分析

以压电陶瓷-金属-压电陶瓷对称层合板为研究对象,依据小挠度弯曲理论,根据Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推导出了电压激励下压电层合薄板的振动方程。以四边简支的压电层合薄板为算例,用ANSYS软件建立有限元模型并对其进行模态分析、瞬态动力学分析,仿真结果与理论值基本相符,验证了本文理论的正确性;通过改变电压幅值的大小分析其对中心节点位移响应幅值以及x,y方向应力幅值的影响。通过改变阻尼大小分析其对薄板横向位移的影响。数值模拟了薄板中心处节点x,y方向应力随时间的变化规律,并分析了薄板最大应力出现位置及随时间的变化规律,所得结论可为压电振子的设计和分析提供一定的理论参考。     

自适应变论域模糊控制器在结构振动控制中的应用

大挠性航天结构具有复杂的动力学特性,建立其精确的数学模型是很困难的,模糊控制不需要精确的数学模型,但是模糊控制的主要缺陷是精度不太高,自适应能力有限,易产生振荡现象。变论域自适应模糊控制是改变模糊控制性能的主要方法之一,针对自适应变论域模糊控制器的稳定性设计这一难题,将输入和输出的隶属度函数分别用论域值表示成解析形式,引进李亚谱诺夫函数,设计了输入和输出的隶属度函数论域值的自适应律,针对大型航天桁架结构振动控制的仿真,结果表明设计的变论域模糊控制器是可行的。