Study on LQR control algorithm using superelement model

The conventional linear quadratic regulator(LQR) control algorithm is one of the most popular active control algorithms.One important issue for LQR control algorithm is the reduction of structure's degrees of freedom(DOF). In this work, an LQR control algorithm with superelement model is intended to solve this issue leading to the fact that LQR control algorithm can be used in large finite element(FE) model for structure. In proposed model, the Craig-Bampton(C-B) method, which is one of the component mode syntheses(CMS), is used to establish superelement modeling to reduce structure's DOF and applied to LQR control algorithm to calculate Kalman gain matrix and obtain control forces. And then, the control forces are applied to original structure to simulate the responses of structure by vibration control. And some examples are given. The results show the computational efficiency of proposed model using synthesized models is higher than that of the classical method of LQR control when the DOF of structure is large. And the accuracy of proposed model is well. Meanwhile, the results show that the proposed control has more effects of vibration absorption on the ground structures than underground structures.

一体化转子系统动力分析的预应力模态综合法

针对盘片轴一体化转子系统的大规模网格问题,提出用于该类结构动力分析的预应力模态综合法.对前两级整体叶盘进行静、动频分析,给出了影响一体化结构动力分析精度的模态截断数的选取原则,同时验证了本文方法的准确性.计算了盘片轴一体化转子系统的静、动频,给出了旋转作用对该系统模态的影响.比较整体叶盘与一体化转子的模态结果发现,引入转轴的作用使叶片振型对应的动频降低,且一体化转子振型中存在叶片、轮盘及转轴之间的耦合振型,这阐释了利用预应力模态综合法进行大规模网格盘片轴一体化结构动力分析的重要性.

应用模态综合法求解自动化码头桁架桥的固有特性

应用固定界面模态综合Craig-Bampton法和双协调自由界面模态综合法求解自动化码头低架桥桁架结构刚性连接下的固有特性,比较了两种方法的优缺点,发现双协调自由界面法的计算精度高于固定界面C-B法。以3种不同的形式划分子结构,通过比较整体结构固有频率计算结果,提出若干划分子结构的原则,得出子结构的高阶主模态的频率越高则计算精度越高的结论。在此基础上,基于连接子结构可经Guyan静力变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调的含超单元连接子结构的自由界面模态综合法。将该法应用于含铅芯橡胶支座弹性连接下桁架桥的固有特性分析,结果表明铅芯橡胶支座对结构调频效果明显。

复杂柔性车载液压机械手弹性动力学建模方法研究

利用动态子结构法研究一种柔性车载液压机械手的弹性动力学建模方法。考虑机械手动态设计和振动主动控制的实现,根据机械手各部件的实际边界约束条件,将机械手系统分解成由不同约束的连续梁构成的9个子结构,且在液压作动器的作用点设置约束模态坐标,以方便机械手振动主动控制方程的导出。在建立各子结构的动力学控制方程后,借助边界条件经综合得到系统的动力学模型。该方法易于实现、计算效率高,便于讨论结构参数对低阶模态的影响规律,也为机械手的振动控制提供了理论基础。

地铁铝合金车体动态特性动态子结构分析方法

地铁车辆尺寸大、结构复杂,车体结构的局部修改会导致有限元建模过程的大量返工并需要对分析过程重新计算。根据铝合金地铁车体模块化制造的特点,利用动态子结构方法完成车体计算模型的构建和动态特性的计算,并与一般有限元分析过程进行比较。结果表明,动态子结构方法不仅能够实现计算模型的快速建立而且能够保证良好的求解精度。

多柔体系统动力学部件两级降阶响应分析

利用传统的模态综合法进行多柔体系统动力学建模时,没有考虑到控制系统设计技术的承受能力和激励的特点.保留的大量低频子结构模态对于整体控制目标没有贡献,反而加大了组合的整体方程的复杂程度.因此,为考虑部件级的降阶,可以在传统的部件组合之前,对部件模态坐标独立变换处理,去掉系统中弱能控和弱能观部分,而剩下的模态仍可使后继分析有必要的精度,从而建立降阶的动力学方程.

应用于几何失谐叶盘振动分析的考虑预应力的模态综合法（英文）

The importance of mistuning analysis lies on understanding the vibration characteristics of the bladed disk.Previous works generally ignored the nonlinear effect of prestress,which increase the gap between the actual results and research results.In this paper,a unique way to address the reduced-order model is presented,where disk and each blade component is attached as individual substructures with free-interface component mode synthesis considering prestress.The influence of nonlinear inertial effect on mistuning characteristics of rotors is compared with linear inertial effect.Results show that ignoring nonlinearity of the rotational speed,the influence of speed on mode localization may be different from the true situation.

弹性构件的模态选择对机构动力分析的影响

为在柔性多体系统动力学中引入固定界面动态子结构法 ,将 Craig固定界面法减缩后的系统经过再次坐标变换 ,分离出刚体模态 ,证明能更明确地表达边界影响 ,可以进一步提高减缩效率 ,便于在多体动力学中使用 ,并给出了一个含弹性连杆的曲柄滑块机构算例。分析和计算表明 ,经过了再次坐标变换后提高了减缩效率 ,在一定情况下 ,边界状况对系统影响显著 。

风与地震载荷作用下集装箱小车-低架桥结构耦合振动分析

外部环境激励下的车桥耦合振动严重影响着自动化码头集装箱小车-低架桥结构的安全和使用效率。针对该问题,基于一元多维平稳随机过程数值模拟法实现轨道不平顺、风速场的时程模拟,利用双协调自由界面模态综合法求解了车桥结构在轨道不平顺、轮对蛇行运动以及风、地震载荷激励下的耦合振动时域响应,分析了风、地震载荷等对车桥耦合振动响应的影响,并设计结构模型试验验证自激激励仿真结果。结果表明:1)自由界面模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;2)车桥竖向振动主要由小车移动加载引起,自激激励是主因;风、地震载荷会大大增强横向振动,车桥耦合振动响应随着小车速度、脉动风平均风速的增大而增大,且对地震载荷的敏感程度大于工作状态风载荷;3)小车复线运行时车桥耦合振动响应最大值大于小车单线运行时,铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应。

航空发动机双转子系统叶片-机匣碰摩故障模拟

叶片-机匣碰摩严重影响航空发动机的性能、可靠性及安全性。考虑叶片-机匣碰摩、轴承非线性、联轴器不对中及高低压转子不平衡,利用有限元法建立双转子系统的非线性动力学模型;然后利用模态综合法缩减系统自由度,数值求解降阶模型的非线性振动响应,分析叶片-机匣碰摩故障响应特征。数值与实验结果表明:航空发动机双转子系统为多激励非线性系统,系统振动响应频率成分复杂,包括高低压转轴频率、多倍频、组合频率及其他复杂频率;当叶尖间隙较大时,叶片-机匣碰摩可能为局部碰摩,故障特征频率为叶片通过频率及其倍频,并在叶片通过频率两侧存在高低压转轴频率的调制边频带;当叶尖间隙较小时,叶片-机匣碰摩可能发生全周碰摩,呈现出由干摩擦引起的强烈自激振动。研究结果可为航空发动机双转子系统的叶片-机匣碰摩故障诊断及叶尖间隙设计提供一定参考。