轴向运动悬臂梁的独立模态振动控制——Ⅰ近似理论分析

利用Euler Bernoulli梁理论并在低速轴向运动假设的基础上 ,对伸展悬臂梁的独立模态振动控制进行了理论近似解的推导 ,为数值仿真计算结果提供了一定意义下的对照参考模型 。

智能空间桁架结构独立模态控制方法

采用现代模态滤波器（ＭＦ）技术和最优控制理论研究智能空间桁架结构的独立模态空间控制方法（ＩＭＳＣ）。仿真结果表明，按提出的控制策略，解决了传统ＩＭＳＣ控制中的状态解耦问题，使ＩＭＳＣ方法不再局限于简单、低自由度数的结构动力控制，对于智能空间结构，实施ＩＭＳＣ方法也是可行并且有效的。

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。

压电薄板的建模和阻尼的准独立模态控制

导出压电薄板的传递函数模型 ,建立起压电结构与一般结构模态控制的类比关系。基于此 ,结合实验研究 ,提出“准独立模态控制”方法 ,能在尽可能简单的硬件条件下逼近独立模态控制目标。

基于光控压电混合驱动悬臂梁独立模态控制

提出利用镧改性锆钛酸铅(PLZT)的光电效应,将PLZT作为电动势源来驱动压电作动器,从而实现光控板壳结构的振动控制。基于光控压电等效电学模型建立了光控压电混合驱动的数学模型,并进行了实验验证。为了实现光控悬臂梁的独立模态控制,针对悬臂梁结构,设计了正交模态传感器/作动器表面电极形状函数。提出PLZT与压电作动器正/反接控制的激励策略,并结合速度反馈定光强控制的控制算法,利用Newmark-β法对不同光照强度下悬臂梁的动态响应进行了数值仿真分析。分析结果证明了所设计的模态传感器/作动器及针对光控压电混合驱动提出的控制策略的正确性。

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.

柔性结构振动的独立模态H_∞控制

针对柔性结构振动的每一个控制模态独立进行鲁棒 H∞ 控制设计 ,同时考虑模态干扰衰减与模态参数扰动的鲁棒性问题 ,这样有效地抑制了柔性结构的振动 ,而且对模态参数摄动具有较强的鲁棒性 ,并以悬臂梁的振动控制为例进行了数值计算 。

主动隔振平台模态区间参数模型的独立模态控制方法

针对六自由度隔振平台模态区间参数模型的控制器设计问题,提出了一种模态参数存在摄动时的独立模态控制设计方法,其中将振型矩阵存在不确定性时的模态位移变换转换为模态坐标下增广的等效模态位移测量噪声,在模态控制器设计时通过对噪声的适当加权进行处理;将振型矩阵存在不确定性时的实际控制力变换等效为模态控制器设计时的控制输入矩阵的摄动。通过所提出的方法,将振型矩阵存在不确定性的模态控制器设计问题转换为输入矩阵存在摄动的新辅助系统的控制器设计,为模态参数区间模型的性能鲁棒控制器设计奠定了理论基础。对六自由度隔振平台进行了直接干扰和地基干扰下的主被动隔振实验,实验结果证实了所提方法的有效性。

结构振动的独立模态和耦合模态的组合控制

基于模态空间控制的基本原理 ,提出了一种将独立模态控制与耦合模态控制相结合应用于结构振动主动控制中 ,得以利用两者的优点而使控制更加有效和稳定的方法。利用该组合控制法 ,可实现在一个控制过程中实时跟踪主被控模态的变化从而对其实施独立模态控制以达到有效地抑制结构的主要振动。而对其它非主控模态则实行耦合模态控制。这样 ,可使控制系统的稳定性提高、减少作动器 /传感器的数量、降低控制能耗 ,并能在不同的激励下达到最佳的控制效果。数字仿真的结果表明了这一方法的可行性与有效性 ,并与相应的独立模态和耦合模态控制下的结果进行了比较。

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.

车身顶棚振动独立模态控制研究

针对乘用车结构振动和噪声问题,对嵌入压电传感器和致动器的汽车顶棚进行了振动主动控制研究;对压电平板进行数学建模,通过有限元分析某国产乘用车车身顶棚模态振型,合理选择传感器和致动器增益,作为最小化振动响应这一目标函数的参数;控制器的设计应用了独立模态空间控制法,将压电传感器和致动器及独立模态空间控制法(IMSC)组成的控制系统应用于汽车顶棚振动主动控制,实验结果表明,即使当控制回路被电磁噪声干扰时,控制前后系统的振级相差可达到30%左右,取得了有效的振动抑制效果。

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。

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.

基于光-压电的非接触式弹性圆环独立模态控制

在接近紫外波长的高能光束均匀照射下,极化的镧改性锆钛酸铅(PbLaZrTi,PLZT)铁电陶瓷具有反常的光生伏特效应,即在两极间会产生很高的电压。利用此电压信号来驱动层合于柔性板壳结构的压电作动器,可以实现对柔性板壳结构的非接触式控制。为实现弹性圆环的非接触式独立模态控制,利用模态展开技术及振型函数的正交性设计余弦状正交模态作动器,并利用PLZT产生的电压来驱动层合于圆环上的聚偏二氟乙烯(Polymeric polyvinylidene fluoride,PVDF)压电模态作动器。在控制策略上采用速度反馈的定光强控制,通过模态速度符号来调节压电作动器与PLZT的连接方向,以实现作动器产生控制力的正/负切换。采用Newmark-β法对弹性圆环在不同光强下的动态响应进行数值仿真分析。仿真结果表明,在PLZT产生的电压信号的驱动下,压电作动器对系统产生的驱动力随光照时间成指数倍增加,且光照强度越大控制效果越好。

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。

挠性空间结构振动的独立模态空间最优控制方法

针对大型挠性空间结构的特性,考虑在独立模态空间内进行控制,设计模态滤波器,对从物理空间采集到的模态信息进行预滤波处理;设计模态观测器,从模态加速度中获取模态位移和模态速度;其次,利用独立模态空间理论中各阶模态相互独立解耦的特性,设计了基于最优控制的独立模态空间控制器;在此基础上,考虑外部干扰信号作用下,设计了基于模态滤波器的H∞次优控制器,构成了一个完整的挠性空间结构闭环主动振动控制系统。对简化的桁架和单翼帆板结构振动控制进行了仿真验证,结果表明:两种控制器均能使振动得到有效抑制,相比传统比例积分微分控制器最大振幅减小约一半,且具有一定的抗干扰能力。

基于改进的独立模态空间控制法对柔性多输入多输出非对称结构的主动振动控制研究

基于柔性多输入多输出非对称结构的振动问题,开展基于改进的独立模态空间控制法(MIMSC)的主动控制研究.该文提出的MIMSC可以极大改善传统IMSC存在的诸多问题.MIMSC可以使用有限组传感器/驱动器控制多组振动模态,极大降低了计算量,并且可以组合不同组传感器/驱动器控制不同模态.使用柔性多输入多输出非对称结构的数学模型,该文提出的MIMSC具有极大潜力拓展到更大型的系统中.仿真及实验结果表明,新设计的MIMSC控制算法可以控制任意数量的模态,大大降低在线计算量,从而更容易扩展到大型系统中.

压电结构的自适应模态阻尼控制实验

文 [1]提出了用分布式的、实时可调的压电片组建模态传感器及作动器实现准独立模态控制的方法 ,为结构的自适应控制提供了物质基础。本文在文 [1]的基础上 ,结合自适应控制技术 ,进一步进行了基于这种独立模态控制策略的自适应阻尼控制实验研究 ,在压电板上取得了理想的控制效果。