基于压电主动控制技术对钻杆系统振动削弱的研究

课题组在LQR模态控制的基础上,加载压电控制,通过MATLAB仿真钻杆动力学结构,进而控制钻杆的偏心振动。由MATLAB仿真实验可得出:LQR模态控制的压电主动控制对钻杆的振动起到削弱作用,最终使钻杆趋于平稳状态;同时,电压输出与钻杆的振幅成正比。仿真结果对压电控制技术在钻杆系统削弱振动方面研究具有理论意义。

压电主动振动控制系统受噪声影响时域仿真研究

目的基于逆压电效应的热弹性比拟原理,提出压电主动振动控制系统噪声时域的研究方法。方法首先建立压电结构系统的状态空间模型,选择一定的控制策略设计控制器,然后考虑压电控制系统噪声干扰问题进行控制系统闭环仿真,考察不同测试噪声水平对振动控制效果的影响。结果算例结果表明,采用神经网络(NNP)控制策略实施振动控制时,50 Hz工频噪声对控制效果影响不大。结论该方法可方便地考虑各种实际噪声情况,快速直观地给出噪声对控制效果的影响。

垂尾抖振响应主模态控制的地面模型实验

根据飞机垂尾抖振响应的特点,提出飞机垂尾抖振响应主模态控制概念和方法,用于垂尾抖振响应压电主动控制系统设计。采用自主研制的弓形压电作动器,并用随机激励力模拟抖振载荷,进行了垂尾模型抖振控制地面实验。结果表明,采用抖振主模态控制方法,可使垂尾模型梢部抖振位移响应功率谱密度函数的第1阶模态峰值降低94%,第2,3阶模态峰值分别降低53%和85%;采用弓形压电作动器为控制执行元件可有效实施垂尾抖振响应主动控制。

扰流激励下垂尾抖振响应主模态控制风洞试验研究

采用压电结构的热弹比拟建模方法,进行了垂尾模型一弯模态和一扭模态响应的压电主动控制仿真。设计制作了一个垂尾气动弹性抖振模型以及两种形式的气流干扰源,用于在风洞中进行垂尾抖振实验及产生扰流对垂尾模型实施抖振激励。采用自主研发的弓形压电作动器,根据垂尾抖振响应控制的主模态控制思想,设计了垂尾模型抖振压电主动控制系统,进行了垂尾模型抖振响应压电主动控制风洞实验。结果表明,采用抖振主模态响应控制思想设计的垂尾抖振压电主动控制系统,可使垂尾模型抖振响应功率谱密度函数峰值降低50%以上。

空间索网结构作动器/传感器优化配置

针对大型空间索网结构,研究了含作动器/传感器的压电主动杆件的优化配置。首先,在降阶的模态坐标下建立了状态空间形式的结构动力学方程,得到了模态控制力能量自相关矩阵,并根据该矩阵的秩来优化同位配置的作动器/传感器数目。然后,根据系统总储能积分最小、传感器接收信号能量最大的复合优化准则,利用基于字典序排列组合编码的遗传算法获得作动器/传感器全局最优配置的位置及闭环控制系统反馈增益。最后以大型环形桁架天线中的三向抛物面索网的振动控制为例,对比单一能量准则,验证了本文方法的计算效率、寻优准确性及控制有效性。

自适应结构减振技术

自适应结构选用压电材料作为功能材料进行振动减缓是一种有效的方案。本文对自适应减振压电结构研究了自适应结构的综合建模、自适应结构的最优控制和自适应减振评估与验证。阐述了综合建模的正确性是进行减振控制的基础 ;应用小生境遗传算法进行控制增益与压电片布置同时优化的有效性 ;采用试验的方法进行自适应减振评估与验证的重要性。