基于空间域谐波控制的电磁超声Lamb波模态抑制方法

电磁超声换能器(EMAT)激励的Lamb波中经常存在多种模式,给波形分析造成困难,甚至会干扰对缺陷信息的判断,从而导致误判。常规的EMAT线圈空间波数谱中含有谐波,谐波是造成多模式现象的重要原因。该文提出试件涡流密度分布(洛伦兹力分布)相当于对线圈电流密度分布的空间低通滤波,通过对线圈空间域进行有效设计从而抑制空间域谐波,进而实现激发单波数正弦形式的涡流密度分布。结合正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术的特点,提出将时域中的SPWM技术应用于空间域以实现线圈参数设计。通过建立有限元仿真模型,仿真证明了正弦形式的涡流密度空间分布可以被激励。该文以激励S0模态Lamb波为例进行实验,实验结果表明,由波数谱中的3次谐波激励的A0模态被极大地抑制,抑制比为21dB。

有源结构在次级力源作用下的模态抑制与重构

基于结构声学理论，以简支矩形板为例建立了弹性结构声辐射有源控制模型，在次能力源分别为点源和分布力源作用下，由计算机模拟结果表明，振动结构声辐射强烈的奇－奇模态能得到有效抑制，并证实了有源结构模态抑制与重构机理的存在，次级力源的作用位置对声辐射的抑制具有重要意义。

液压挖掘机履带底盘多模态振动抑制算法研究

针对液压挖掘机工作时特定单一模态的振动处理存在能耗高、适应性差等问题,提出液压挖掘机履带底盘多模态振动抑制算法。明确液压挖掘机履带底盘的外部激励,完成液压挖掘机履带底盘的多模态因素分析。在此基础上,利用分离变量法研究各个激励源对振动响应的影响,了解各个模态的振动特性。结合履带底盘自由振动的固有频率与模态振型,得到履带底盘在不同模态下的自然振动特性和振动形态,提供优化振动控制策略的依据。根据液压挖掘机履带底盘的特性设计与等效原则,采用多模态振动抑制算法,实现液压挖掘机履带底盘多模态振动抑制。实验结果表明,所提算法可以有效抑制履带底盘多模态振动,且抑制后的俯仰角曲线波动浮动趋于0,能够保证液压挖掘机的平稳运行。

高超声速弹性飞行器振动模态自适应抑制技术

为保证超燃冲压发动机的良好进气,需要对高超声速飞行器进行精细姿态控制。针对高超声速飞行器特有的气动参数和结构模态参数不确定性问题,基于自适应模态抑制思想,设计了一种精细姿态控制系统,包括观测刚体模态状态信息的鲁棒H∞滤波器,提高跟踪性能的LQR刚体控制器,实时辨识弯曲模态频率的结构模态观测器和结构滤波器四部分。仿真表明,设计的控制系统在气动参数±20%,模态频率±30%的随机摄动下仍能够很好地跟踪刚体攻角,抑制弹性攻角,保证超燃冲压发动机进气道±0.6度的攻角控制精度,满足精细姿态控制的要求。

软质面层抑制高阶模态降低地板结构撞击声研究

为了研究并降低地板结构受到激励时产生的撞击声响应,利用振动模态叠加思想,将地板结构受到激励时空间中一点接收到的声信号表示为各阶振动模态的叠加,若某一阶振动模态受到抑制或不被激发则可降低、消除对应频率处的辐射噪声。通过在结构表面铺设软质面层并用标准撞击器激励的方法进行实验研究,结果表明,通过在地板结构表面引入软质面层的方法,可以有效降低地板结构的规范化撞击声压级,因为随着频率的增加,当激励力不足以激发高阶模态时,地板结构不辐射对应频率处的噪声,由此可以达到降噪的目的。

振动试验中夹具模态的抑制与应用

针对高频率、高刚度试验件难以在普通振动台上直接激振产生高周裂纹,进而无法确定其高周疲劳极限的问题,通过论证夹具模态对振动试验的影响机理,设计形成了固有频率可调的振动试验夹具。结果表明:该夹具应用于振动试验中,抑制了不利于试验件振动的夹具模态,增加了试验件有益振动量的传递,弥补了振动台激振加速度不足的问题,为高刚度、高频率试验件的振动试验提供了可选的解决思路。

抑制多模态梁振动的时变边界方法

柔性梁结构是水下航行器的常见部件,其模态振动传递会损害部件服役寿命和系统工作精度。常见的抑制梁振动的方法有吸振、阻尼和主动控制等。控制的难点在于低频抑振和拓宽有效抑制频带。而常见的抑振方法的应用需要获取准确的结构参数和激励参数,对于非完备参数条件系统的适用性不足。本文基于时变边界结构的能量传递特性,提出了一种针对模态振动抑制的时变边界方法。该方法可同时抑制多阶共振,而不必针对每阶振动特性进行额外设计。首先,建立时变边界梁的动力学模型,采用时域分段解析法计算时变边界梁的瞬态振动,并与有限元法的结果进行对比验证了该方法的正确性。然后,通过时变边界梁和固定边界梁的结果对比验证了时变边界方法对共振的抑制效果。最后,分析初始条件、阻尼、时变范围和时变频率等参数对时变边界方法抑振效果的影响,发现阻尼可消耗由模态振动分散至其他频域的能量,时变边界所对应的谐振频率变化范围越大时,对共振峰值的抑振性能越好,并由此得到了时变位置优化区域。

结构模态耦合问题在民机电传控制律设计中的考虑

结构模态耦合是民用飞机电传控制律设计必须解决的问题之一。综合分析国外民用飞机先进技术状况,研究给出结构陷波器与结构模态抑制的设计方法以及设计过程需要考虑的问题,并通过算例飞机验证该方法的可行性,最后简要阐述了地面试验验证的方法与原理。

低频小型化兰姆波谐振器的研究

针对低频声学器件的小型化、大带宽问题,该文基于Y切-铌酸锂压电薄膜激发了反对称A0兰姆波模式,并采用有限元法对A0模式进行了结构设计与理论分析。研究了铌酸锂切型、电极材料、金属化比及膜层厚度变化对声速和机电耦合系数等性能的影响。结果表明,特定结构下,与常规声表面波相比,A0模式兰姆波声速较小,机电耦合系数较大,有利于低频声学滤波器小型化设计。通过研究不同结构对谐振器A0模式兰姆波的横向模态的影响,实现了杂波抑制。

基于兰姆波压电谐振器的高频低相噪MEMS振荡器仿真研究

发达的现代通信设备对时钟源器件提出了更高的要求,在保障频率信号稳定的同时还需要器件具备可集成、微型化等特点,微机电系统(MEMS)振荡器因其具备这些优势,已逐渐替代传统振荡器,成为电子设备中信号源的常用元器件。该文设计了一种MEMS振荡器并对其进行仿真测试,该振荡器的核心选频器件由Lamb波压电谐振器组成,在应用于振荡电路前,对设计的MEMS谐振器进行了仿真测试,并提出两种优化其寄生模态的方法,所得谐振器的品质因数(Q)为1357.5,串联谐振频率为70.384 MHz。将优化后谐振器应用于振荡电路后,对振荡器输出信号和相位噪声进行测试,结果表明,MEMS振荡器的输出载波频率为70.58 MHz,相位噪声为-64.299 dBc/Hz@1 Hz及-144.209 dBc/Hz@10 kHz。

精密机械结构的自适应压电分流阻尼抑振

为提高压电分流阻尼系统对多模态振动的抑制能力,提出了一种基于负阻抗变换器的频率自适应模拟电感电路,并应用于压电分流电路的设计,使压电分流电路能适应结构振动频率的变化而一直处于谐振状态,从而达到最佳的阻尼抑振效果,并研究了分流电路构型和各元件阻抗对抑振效果的影响。将此电路应用于典型精密机械结构——硬盘驱动器磁头驱动臂的多模态振动响应抑制,取得了良好的抑振效果,结构的前3阶稳态响应传递函数的幅值分别降低了8.15 dB、12.06 dB和2.11 dB。

基于递归正位置反馈的三阶压电纳米定位台谐振控制

针对压电纳米定位台的低阻尼谐振振动,设计了一种基于递归结构的正位置反馈控制器(RPPF)的闭环控制方法。利用激励信号输入平台进行系统辨识并使用零极点对消方法简化三阶系统,对闭环特征方程使用费拉里法求解。针对控制器参数较多,极点配置不够准确等问题,利用飞蛾扑火算法对RPPF控制器进行参数配置。实验结果表明,与正位置反馈控制器(PPF)相比,递归正位置反馈控制器(RPPF)将三阶压电纳米定位台的闭环带宽从531 Hz提升到663 Hz,且50 Hz三角跟踪的最大绝对误差和均方根误差分别降低了30.12%和26.47%,具有更好的跟踪速度和精度。

基于支持向量机的高速铁路曲线状态评价方法

针对高速铁路曲线状态评价,首先运用傅里叶分析和单一阈值法从高速铁路车体横向加速度数据集中检测出曲线区间的里程信息;然后运用完全经验模态分解与自适应噪声抑制算法对各曲线区间车体横向加速度数据实施去趋势项处理,依次提取其高频分量的峰值、峰峰值和有效值作为特征值;最后根据特征值使用支持向量机检测曲线状态,同时提出支持向量机模型参数选择方法搜索最优参数。研究结果表明,基于支持向量机的曲线状态分类检测达到了98.55%的准确率。