两种独立模态空间控制法在柔性结构振动主动控制中的应用研究

柔性结构是一种典型的空间结构 ,在外扰下易引起振动 ,影响飞行器的定位精度和精密仪器的正常工作 .因此必须对这类结构的振动进行控制 ,本文针对柔性结构的大挠度、非线性、模态频率低且密集、阻尼小的特点 ,提出一种基于H∞ 控制的独立模态空间控制法 (independentmodalspacecontrol,IMSC)来研究其主动控制 ,并对柔性梁及板进行了控制的数值仿真 。

基于LQG最优控制法的压电智能结构独立模态空间控制

采用压电材料作为传感器和驱动器对智能结构振动主动控制进行研究,基于机电耦合的压电智能结构传感和驱动方程,将振动控制动力学方程变换到模态空间对方程进行解耦。通过计算结构最大应变,确定压电元件的最佳粘贴位置。考虑到系统过程噪声和量测噪声的影响,设计Kalman滤波器,采用基于线性二次型高斯(LQG)最优控制的独立模态空间控制方法对压电智能结构的振动进行控制。最后以压电智能悬臂梁为例进行控制仿真,验证了此方法的有效性。

高速车辆结构振动的独立模态空间控制

铁路高速客车或轻型车辆的车体结构振动不仅影响车辆运行品质,而且导致车体结构动应力的增加和疲劳寿命的降低.本文在建立高速车辆的柔刚体系统动力学模型基础上,应用最优控制理论,提出了抑制车体的特定低阶垂直弯曲振动独立模态空间控制方法和已改善车辆运行平稳性为目标的控制策略,分析结果表明:该控制办法和策略可以较好地降低特定模态振动的幅度,改善车辆垂直运行平稳性.

汽轮发电机组轴系扭振的独立模态空间鲁棒控制

提出在汽轮发电机组轴系扭振的独立模态空间控制回路中,采用H∞扭振模态观测器估计模态反馈信号。证明了独立模态空间控制器可以独立设计,而引入H∞扭振模态观测器对闭环系统极点分布的影响可以忽略不计。基于H∞控制理论导出了针对受控扭振模态设计的独立模态空间控制器 的鲁棒稳定条件。另外,出于实际考虑,建议扭振控制转矩以发电机电磁转矩分量的形式实现,而将慢变的机械转矩看作干扰,提出了抑制其影响的H∞性能指标。在此基础上提出轴系扭振的独立模态空间鲁棒控制,并归结为带有闭环极点配置约束的多目标H∞综合问题。算例仿真表明,轴系扭振独立模态空间鲁棒控制策略是可行的、有效的。

结构基于独立模态空间控制的神经网络控制

在对柔性结构振动的主动控制中,独立模态空间控制是一种适合于柔性结构振动控制的方法,但如果控制器选择不好就会带来观测溢出和控制溢出.神经网络控制则具有较好的泛化作用和鲁棒性,对抑制观测溢出和控制溢出具有较好的效果.本文在独立模态空间控制的基础上设计了一种神经网络控制,并对柔性梁及板进行了控制的数值仿真,取得了较好的效果.

移动车载作用下多跨梁振动的模态空间控制

采用有限元法,利用车-桥单元建立了N个车辆作用下车-桥耦合系统的受控运动微分方程.采用独立模态空间控制法,通过独立控制少数模态实现了对移动车载作用下多跨梁振动的主动控制.对一列车-三跨桥梁系统计算了控制前后桥梁振动的位移动力放大系数和弯矩动力放大系数,计算结果表明独立模态空间控制能够较有效地抑制多跨梁结构的车致振动.

大型挠性结构基于独立模态空间的模糊PID控制

模糊控制器对于复杂不确定系统的控制具有很强的适应性,将模糊逻辑和PID控制器结合起来用于解决一类大型挠性结构空间桁架这一复杂系统的振动控制问题;并结合结构振动常用的独立模态空间控制方法,克服大型空间桁架不能建立精确的数学模型所带来的弊端,有效地抑制了由于模态溢出或耦合产生的差拍现象。仿真结果表明这一模糊PID控制器对于高阶、非线性的大型空间桁架振动控制是有效的。

基于模态空间控制的旋转圆盘振动主动控制

从模态空间的角度对旋转圆盘的振动主动控制进行了分析 ,考虑到旋转圆盘具有丰富的模态 ,本文将MIMSC (修改的独立模态控制 )推广到旋转圆盘这种典型的分布参数陀螺系统 ,并综合了最优极点配置方法 ,实现了用少量的作动器来控制旋转圆盘振动的多个模态。对旋转圆盘进行的仿真表明了本文所提方法的有效性。

悬臂Kagome夹心板独立模态空间振动控制研究

针对悬臂板挠度大、低频振动突出问题,对悬臂Kagome夹心板的振动主动控制进行研究。建立结构及压电作动器有限元模型;将独立模态空间控制与模态观测器相结合,提出悬臂Kagome夹心板的主动控制策略;针对突风载荷作用下夹心板基于独立模态空间的振动控制进行仿真,重点研究观测器极点对控制效果影响。结果表明,所提控制方法能显著提高悬臂Kagome夹心板结构的阻尼特性,观测器衰减系数越大控制效果越好;该夹心板在振动控制方面较传统板结构优势明显。

受任意激励结构的独立模态空间控制方法

本文采用经典控制理论和独立模态空间控制(IMSC)方法提出了对受任意激励作用结构进行主动减振的方法,并给出了判别测点选择的合理性和寻找最佳测点的方法.

实用完备模态空间及其应用

系统阐述了实用完备模态空间（ＰＣＭＳ），对该ＰＣＭＳ与原完备模态空间的等价性给出新的证明；又借助一种优化正交技术对ＰＣＭＳ作了改进，这种改进对某些应用是必要的。ＰＣＭＳ已成功应用于多个方面。同时，将本文结果向复模态空间进行拓展也是很有意义的。

基于模态空间及空间压缩理论的粒子群算法在输电网络规划中的应用

提出了模态空间及空间压缩理论,将每次搜索到的一个满足N-1原则的网络定义为一个模态,并定义模态空间.将该理论应用于粒子群算法(PSO),通过防止重复搜索已搜索的模态空间对整个可行空间进行压缩,提高了算法的全局搜索效率,并提出了模态结构变异法,为算法提供了跳出局部最优的途径.通过算例与普通PSO算法的分析比较,证明了模态理论的正确性和应用模态理论的PSO算法具有全局、快速的搜索性能.

基于模态空间的海洋平台冰致振动的H_∞控制

通过在海洋平台顶部安装主动调谐质量阻尼器(AMD),研究了平台在冰荷载作用下的主导模态H∞控制.首先采用H∞方法与模态空间的平衡降阶法进行控制设计,然后基于虚拟激励法得到了系统冰致振动的解答,并应用此解答进行了广泛的参数研究,确定了平台减振效果最佳时的H∞控制器最优参数.通过该应用特例,以评价H∞控制器的有效性.结果表明如果H∞控制器的参数选择合适,则可以显著减小平台的冰致振动响应.

两端铰支输流管道振动的独立模态空间控制研究

研究了脉动内流作用下两端铰支输流管道的振动控制问题。采用压电片作为控制执行元件,推导了受控系统的运动方程,设计了独立模态空间最优控制器,并通过数值仿真,验证控制器的有效性。

基于模态空间的建筑结构滑模控制研究

为了减少建筑结构滑模控制系统的在线计算量,保证其控制效果.基于模态空间的相关理论,采用仅控制少量模态的滑模控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究.给出了确定切换面的方法,并基于指数趋近律设计了相应的控制律.以一个多层剪切型建筑结构模型为例来验证控制方法的有效性,算例数值分析结果表明,所提出的滑模控制方法,控制效果明显,能有效地减小结构的地震峰值响应,且有效地降低了控制系统的在线计算量.

复模态情况下双模态空间修改法的研究及其预测误差分析

把双模态空间修正法—DMSM(dual model system modification)推广到任意粘性阻尼系统,用动力学模型进行结构动力修改预测,将其结果与复模态理论得到的准确结果比较,并作预测误差分析。还讨论了原始数据不完备时对预测结果的影响。

机床实体模型复模态空间动位移显示技术的研究

介绍了用实体模型在复模态空间显示机床整机动位移的原理和方法。并在VC ++6 .0开发平台上用OpenGL语言开发了相应软件 。

载人小轿车智能悬架在模态空间的模糊控制

在考虑载人汽车7+k自由度模型的基础上,根据模态控制方法与模糊控制方法各自特点,将两者相结合,提出模态模糊控制的概念,并对模态模糊控制方法进行介绍;在模态空间实施模糊控制可避免系统自由度数量较多而作动器数量较少的矛盾,同时也可利用模糊控制方法的优点,使控制律的设计适应非线性较强、存在时滞、数学模型无法精确建立的汽车受控系统;还可利用模态控制原理,选择不同模态进行模糊控制。结合模态控制方法和最优控制理论,进一步讨论模态模糊控制方法中确定各种模态模糊变量论域的方法,针对汽车7+4自由度模型,分别给出模态位移、模态速度及模态控制力的论域。最后,对一具有磁流变阻尼器的汽车11自由度模型的振动控制进行数字仿真,结果表明模态模糊控制方法有良好稳定的控制效果。

完备模态空间技术的短评和注记

本文简短地评述了模型修正中现有若干完备模态空间技术,并强调了在模型修正中利用完备空间作为参考基的重要性。同时证实了完备空间内的两种矩阵型公式的相通性。随后,本文又引伸出完备空间内的两种元素型模式,其中之一正是作者曾提出过的。最后略述了完备模态空间内的设计参数修正法,并同时又推荐了一种可供使用的完备空间设计参数法。

考虑被动关节阻尼的液压驱动Stewart平台模态空间控制策略

针对工业应用中并联机构采用常规铰接形式导致的系统过阻尼问题,提出了带动压正反馈的模态空间控制器,该控制器将物理空间内强耦合的多输入多输出系统转化为模态空间内解耦的6个相互独立的单输入单输出系统,运用动压正反馈技术实现对存在过阻尼特性自由度的独立调节,从而将各自由度频宽扩展至固有频率附近.文中首先运用模态解耦理论分析了被动关节阻尼对液压驱动Stewart平台控制特性的影响,随后给出了带动压反馈的模态空间控制器结构及设计方法,最后对该方法进行了实验验证.试验结果表明,该模态空间控制器能够有效扩展系统频宽,从而实现降低系统各自由度耦合影响、提高响应速度的目的.