梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性

为表征梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性,建立实体单元有限元模型进行桁架模态仿真,提出基于仿真结果采用模态应变能阻尼模型计算结构阻尼损耗因子的方法;此外,为提高模态分析效率,引入梁等效理论建立等效分析方法.仿真及等效分析结果与实测值的对比表明:梁等效理论、仿真及实验所得振型基本一致;仿真频率及结构阻尼损耗因子计算值误差均小于10%,所述模态仿真和阻尼计算方法有效,最后基于仿真结果验证了梁等效理论针对大尺度桁架模态的分析精度.     

一类“浮力-压块”驱动飞艇建模及控制

研究一类"浮力-压块"驱动飞艇的动力学建模及控制器设计.通过对飞艇运动及受力分析,建立包括独立气囊和压块的该类飞艇6自由度非线性模型.该类飞艇的驱动力源自压块与气囊的反复耦合运动而非传统的推进器.通过将飞艇运动限制在纵向平面内,得到其纵向平面模型方程.对纵向模型分别实施非线性反馈变换和小扰动线性化,并设计反馈线性化控制器和线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制器,结合实验数据仿真验证这两种反馈控制器对飞艇平衡航迹的镇定和期望输出的跟踪,结果表明,该理论分析正确,控制算法有效.     

空间智能桁架的有限时间振动抑制控制

航天器结构设计需求趋于轻型化,大挠性空间桁架结构的应用日趋广泛,由于其具有低阻尼、大柔性等特性,在轨运行时容易产生大幅度的振荡,从而影响航天器的正常工作.为抑制传感器/作动器一体化的空间智能桁架结构的振动,基于独立模态空间理论并结合动态补偿线性化思想设计了基于终端滑模的有限时间控制方法.首先,基于有限元方法建立桁架动力学模型.然后,基于独立模态空间理论能够对各阶模态响应实现解耦的特点设计模态滤波器,利用扩张状态观测器对由外界环境干扰和模型摄动构成的系统总干扰进行实时估计,采用"动态补偿线性化"的思想将桁架动力学模型进行简化.最后,提出了一种结合双幂次趋近律与终端滑模面的有限时间控制器.仿真结果表明,相比于传统的齐次方法有限时间控制器,所提出的振动抑制控制器能够在较短时间内显著降低空间智能桁架结构在受到瞬态干扰力和周期干扰力作用时的模态振动响应幅值.算法具有良好的鲁棒性和有限时间振动收敛特性.     

在水平地震作用下高层建筑的变结构控制

从改变结构刚度和阻尼能改变结构动力特性的概念出发,提出了变结构控制方法,并采用复模态分析理论对变结构控制状态及其减震效果进行了优化分析。     

基于独立成分分析的结构模态参数识别

结构模态参数,包括模态振型、模态频率和模态阻尼,是结构健康监测与结构状态评估的前提.通过采用独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)技术将结构的响应信号分解为若干个相互独立的表征各阶特性的分离信号,进而采用单自由度系统参数识别技术对分离信号进行识别,从而完成对结构的模态振型、模态频率和模态阻尼的识别.最后,采用一三层框架模型作为数值算例对该方法进行验证.结果表明,ICA技术可以有效地识别结构模态参数.     

提高构网型储能系统功角稳定性的附加阻尼方法

虚拟同步发电机（VSG）技术是一种被广泛应用的构网型储能控制策略。然而,由于模拟同步发电机外特性导致的非线性功角关系,VSG与同步发电机类似,在严重扰动下容易与电网失去同步。为此,分析并网VSG的大信号功角稳定性,提出一种提高功角稳定性的附加阻尼方法,该方法是一种将线性化模型与非线性化模型相结合的理论分析方法。采用线性化模型对阻尼比和频率变化率（RoCoF）进行定性分析,说明附加阻尼方法可以在不降低频率稳定性的前提下提高功角稳定性;在此基础上,采用非线性化模型进行定量分析以准确评估电网故障后VSG的功角稳定性。理论分析和仿真验证表明,在有功功率控制回路中,引入附加阻尼可以提高VSG的功角稳定性。     

环形二级倒立摆的建模与能观性和能控性分析

应用拉格朗日方法推导出环形二级倒立摆的数学模型,对该模型在其4个平衡位置处进行了线性化处理,得到了4个线性化状态方程,进而分别推导出4个平衡位置的能观性与能控性矩阵.利用Matlab软件建立了仿真模型,并进行了模型的正确性检验.     

考虑流固耦合的渡槽结构半主动控制研究

基于渡槽结构流固耦合动力分析模型,采用结构振动控制原理中的限界Hrovat最优控制算法,进行了南水北调工程某大型渡槽结构变阻尼半主动控制研究;通过建立大型渡槽的动力分析模型及运动方程,对比计算了大型渡槽在无控、半主动控制和主动控制3种工况下的地震响应差异,计算结果表明:主动变阻尼控制装置能有效降低考虑流固耦合的渡槽结构纵向地震响应;限界Hrovat最优控制算法能有效跟踪和实现主动最优控制力.     

单机-SVC-无穷大系统机电模式阻尼特性分析

为了给静止无功补偿器(SVC)阻尼特性的研究提供更为严谨的理论依据,建立了考虑发电机阻尼绕组作用的单机-SVC-无穷大系统线性化直观模型(扩展模型),并针对不同情况计算系统的特征根,讨论影响SVC阻尼作用大小的有关因素.研究结果表明,当SVC有阻尼控制时,能向电力系统提供正阻尼;当SVC仅有电压控制时,对系统阻尼的影响很小;而当SVC同时有电压和阻尼控制时,增大电压控制增益,反而会削弱阻尼控制的作用;从提高系统阻尼的角度考虑,SVC的最佳安装地点在输电线路中点附近.     

封面图片说明

<正>封面图片出自论文"平流层软式飞艇的多参数敏感性分析"。建立包含囊体、吊索及吊舱的某平流层软式飞艇的足尺模型,基于对结构静力及振动的分析研究,采用Sobol’法对其进行了多参数敏感性分析。图片显示了平流层软式飞艇的振动模态。由于结构处于无约束、无外荷载的飘浮状态,根据结构力     

平流层飞艇热敏感因素分析

以平流层飞艇为研究对象,建立飞艇热特性模型并分析主要的热影响因素. 通过有限拆分法,建立完整的平流层飞艇热特性模型. 为了使建立的热模型能够适用于不同类型的飞艇,将其外形建模和表面离散化处理,分别采用分布参数法和集总参数法,对蒙皮单元和内部填充气体进行热特性数值计算. 通过相关试验数据对建立的模型及其求解方法的可靠有效性进行验证. 分别计算8种不同热影响因素作用下飞艇表面蒙皮温度及内部填充气体温度的变化,对每种因素的影响规律进行定性和定量的分析,得到飞艇热特性的主要敏感因素及不敏感因素,归纳出飞艇蒙皮出现极值温度的条件. 比较不同热源对飞艇热特性的影响和规律,给出飞艇热特性模型中的可简化部分.     

Attitude control allocation strategy of high altitude airship based on synthetic performance optimization

This paper presents a method for solving the attitude control problem of high altitude airship (HAA) with aerodynamic fin and vectored thruster control. The algorithm is based on the synthetic optimization of dynamic performance and energy consumption of airship. Firstly, according to the system overall configuration, the dynamic model of HAA was established and the HAA linearized model of longitudinal plane motion was obtained. Secondly, using the classic PID control theory, the HAA attitude control system was designed. Thirdly, through analyzing the dynamic performance of airship with fin or vectored thruster control, the synthetic performance index function with different weighting functions was determined. By means of optimizing the obtained performance index function, the attitude control of high altitude airship with good dynamic performance and low energy consumption was achieved. Finally, attitude control allocation strategy was designed for the airship station keeping at an altitude of 22 km. The simulation experiment proved the validity of the proposed algorithm.     

分叉分析在水下高速运动体稳定控制中的应用

为保证水下高速运动体在水中能稳定地高速运动,使用分叉法分析运动体的运动稳定性和稳定运动的区域.对运动体受力和超空泡特性进行分析,利用Matlab/R2007a sirnulink仿真平台,建立了水下高速运动体纵向运动动力学模型的模块化仿真模型.采用分又分析法确定系统分叉点、模型稳定运动的区域和运动稳定性,并使用数值仿真验证.仿真结果证明,建立的水下高速运动体的纵向运动仿真模型符合运动体的实际运动规律,在分叉点处模型的运动特性产生突变,在指定区域内模型能够稳定运动.     

基于流固热耦合的油气两相动压密封追随动态特性

为提升油气两相动压密封的运转稳定性和抗干扰能力,研究其密封补偿环的响应运动,揭示油气两相动压密封的追随动态特性, 考虑温度、变形对密封环和流体膜的综合作用,采用MATLAB软件建立密封环与流体膜的流固热耦合有限元分析模型. 计算流体膜的动态刚度和阻尼系数,求解油气两相动压密封的受迫振动模型,分析补偿环的响应运动. 讨论转速、压差、油气比、弹簧刚度和O形圈阻尼对密封补偿环响应运动角向振幅和轴向振幅的影响,分析密封的追随动态特性. 结果表明:提高转速和油气比有利于提高密封的追随动态特性;压差、弹簧刚度和O形圈阻尼的增大不利于密封补偿环的追随响应运动,其中弹簧刚度和O形圈阻尼增大前期,补偿环响应振幅变化不敏感,增大后期,补偿环响应振幅急剧降低. 研究结果为油气两相动压密封的补偿机构优化和动态性能研究提供理论支撑,并得到基于流固热耦合的油气两相动压密封追随动态特性求解方法.     

换热网络的动态柔性及其优化

在探讨换热网络可控性和抗干扰能力两方面性能的基础上,提出了换热网络动态柔性的概念,并分析了该性能参数对实际换热网络运行的影响。在此基础上提出了考虑换热网络可控性和运行稳定性的优化设计方法。结果表明,将动态柔性参数引入到换热网络优化设计中,不仅能够兼顾稳态和动态两方面性能,还可得到更适合实际需要的换热网络结构。     

一种仿人机器人协作运动控制方法

根据仿人机器人协作运动的控制特点,构建2个仿人机器人进行球体搬运协作运动模型,并提出了一种基于二阶锥控制原理的多仿人机器人运动稳定性的控制方法.通过对协作运动过程中各种稳定性进行联合约束,构建二阶锥规划方程,将运动稳定性最优控制问题转换成二阶锥规划方程的优化问题.仿真与实验结果表明,该控制方法可以有效控制仿人机器人的协作运动并确保其稳定性.     

Nonlinear dynamic behavior of rubbing rotor under interaction between bending and torsional vibrations

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｔｒｉｎｇｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｅｆｆｉ ｃｉｅｎｃｙｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｍａｋｅｓｔｈｅｒａｄｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅ ｔｗｅｅｎｒｏｔｏｒａｎｄｓｔａｔｏｒｓｍａｌｌｅｒａｎｄｓｍａｌｌｅｒｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ｔｈｅｒｅｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｔｈｅｒｏｔｏｒｔｏｒｕｂ .Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｕｂｂ…     

基于交叉格莱姆矩阵的最小信息损失模型降阶方法

运用信息论的原理和方法研究以状态空间形式描述的线性定常系统的模型降阶问题.应用线性定常系统及其对偶系统的稳态状态信息熵规范了系统能控性信息和能观性信息的定义形式.基于交叉格莱姆矩阵的系统信息属性,定义了交叉格莱姆信息.通过分析系统稳态状态信息熵的信息描述形式,揭示了交叉格莱姆信息的状态物理含义.在基于最小信息损失的模型降阶过程中以交叉格莱姆信息损失最小为目标,提出了新的模型降阶方法--CGMIL方法.理论分析和仿真结果表明,交叉格莱姆信息是包含系统能控性信息和能观性信息的综合信息描述形式,CGMIL方法与基于最小信息损失的模型降阶方法相比能够获得更好的降阶性能.     

逻辑切换控制网络的可控性和稳定性

研究了多值逻辑切换控制网络和混合值逻辑切换控制网络的可控性和稳定性。通过多值逻辑切换输入状态的关联矩阵,得到多值逻辑切换控制网络可控和稳定的充分必要条件。将多值的情况推广到了混合值,得到混合值逻辑切换控制网络可控和稳定的充要条件。结论可以用于多值逻辑切换系统和混合值逻辑切换系统可控性与稳定性的判别。     

基于绳索牵引的骨盆运动并联康复机器人的可控性研究

康复训练机器人是近年来出现的一种新型机器人,其在进行康复训练过程中,如何协调控制患者骨盆的运动规律现在还没有很好的解决.文中根据人的运动特性提出了利用绳索牵引控制骨盆的运动,骨盆运动规律的欠约束(不完全约束)绳索牵引并联机器人结构与人腿的支撑共同组成了绳杆混合并联机构.从可控性出发,分析在不同位姿时各个绳的拉力性能;从自由度解耦的角度判断实现力控制的可行性.依次设计了欠约束绳杆混合并联机器人结构,可满足对人体骨盆康复运动的控制要求.