柔性连杆机构振动控制实验研究

采用压电材料和粘弹性材料分别作为连杆机构振动主动控制和被动控制的材 料,针对一柔性四连杆机构进行了振动主动控制和被动控制的实验研究。实验结果 表明对于这类具有周期性运动特点的柔性机构振动控制而言,被动控制效果优于主 动控制效果。     

柔性机构振动控制的研究进展及存在的若干问题

闭链及开链柔性机构的振动控制问题已引起了许多研究者的关注,正逐渐成为机构动力学的一个新的研究热点。本文从被动控制、主动控制及主被动一体化控制等方面论述了柔性机构振动控制领域的研究现状、主要研究方法及存在的问题。提出了当前研究中应着重注意的几个方面和需要解决的关键问题。     

柔性机械手振动的粘弹性阻尼控制

对柔性机械手进行粘弹性的束阻尼处理可抑制柔性振动,改善控制系统稳定性,提高定位精度。本文给出了粘弹性阻尼构件机械手的动力学有限元方程及振动响应的求解方法。对一台实验用二关节柔性机械手进行了粘弹阻尼减振的效果预测分析和实验研究。     

柔性机构弹性振动的主动控制

应用模态控制理论，对柔性机构弹性振动的主动控制问题的原理与策略进行了研究，给出了相应的最优控制规律并对其稳定性进行了讨论。在此基础上研究了由机构弹性位移和速度的测量值估计对应模态信息的方法，在这个方法中还考虑了控制溢出的影响，另外还讨论了将模态控制力转化成实际控制力的有关问题。最后，对一柔性４杆机构轨迹发生器及一两关节柔性机械手的在线振动和残余振动的主动控制进行了计算机仿真。     

空间柔性天线展开臂的半主动振动控制研究

大型柔性天线展开臂结构由于其尺寸大,阻尼和刚度小,其振动呈现明显的低频特性,且很难在短时间内迅速衰减,从而影响天线工作性能。传统的被动控制大都采用阻尼材料,通过增加阻尼的方法来进行控制,这种控制方法对低频柔性结构的控制效果是有限的。因此研究带负载的复合材料柔性展开臂结构的振动抑制问题,提出用压电元件粘贴在展开臂结构表面作为传感器和驱动器,用基于同步开关阻尼技术的自适应半主动振动控制方法控制压电驱动器,从而对展开臂结构实现振动控制。完成了展开臂模型的建立和仿真分析,建立了展开臂结构的开关阻尼半主动控制试验平台,设计并制作了控制电路,针对需要控制的结构一阶弯曲模态进行压电元件的合理布设。对不同激励下的振动进行了展开臂结构的控制试验,试验结果显示该方法对带负载柔性天线展开臂结构的振动具有良好的抑制效果,对于初始位移为100 mm的瞬态激励振动工况,受控系统等效阻尼比由0.6%增加至4.03%;对于稳态振幅为50 mm的稳态振动工况,系统控制后结构端部振动幅值降低至10 mm,稳态振动幅值降低了16.843 dB。在大型柔性结构中具有非常好的应用前景。     

双重驱动 2-DOF平面并联机器人系统的研究

研制了一种新颖的高速高精度柔性机器人机构。采用高速精密直线电机驱动2-DOF平面并联压电智能杆机构,针对柔性机器人机构的振动问题,以直线伺服电机作为机器人的主驱动源实现高速精密点位控制并采用脉冲整形技术减小末端残余振动,以压电陶瓷作为从驱动源采用闭环反馈控制策略抑制末端残余振动。实验研究和测试结果表明:机器人系统的最大加速度为2 g,稳定时间小于150 ms,重复定位精度小于±5 μm,实现了高速高精度的点位控制。     

用模型输入方法控制柔性臂的振动

采用模型输入控制方法进行柔性臂残余振动控制研究,在对实际实验系统建模和仿真的基础上,进行了实验研究,采用压电加速度传感器和集成半导体激光与光敏位置传感器测量振动信号,结果表明模型输入控制方法可以有效控制柔性臂运行结束后的残余振动。     

主被动约束层阻尼在结构振动控制中的应用与设计

导出了自感知主被动阻尼控制梁结构的振动控制方程。引入速度负反馈形成闭环控制,对被动控制和主被动控制的控制效果进行了分析比较。分析了粘弹层、压电层厚度和压电片位置等结构参数变化以及材料参数变化对控制效果及结构频率的影响。并分析了主被动阻尼控制结构的特点和设计中应注意的问题。     

具有主、被动约束层阻尼的拉压型结构研究

粘弹性材料已广泛用于阻尼结构的弯曲振动。具有主动与被动相结合的约束层 阻尼技术研究目前也多集中于梁、板等结构的弯曲振动,而主、被动约束层阻尼拉压 型结构则很少研究。本文给出了一种主、被动约束层阻尼拉压型结构模型,推导了一 些数学表达式,给出了优化设计方法及分析结果。     

柔性结构振动控制的初步分析与试验研究

采用智能结构的原理和方法,对压电元件用于柔性结构振动控控制的有关问题进行了初步探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析,对模态传感－驱动器对在柔性悬臂板结构中的布置数量和位置进行了优化设计,并对结构振动进行了控制试验,验证了该方法的有效性。     

弹性连杆机构振动控制研究综述

综述了弹性连杆机构振动控制的研究现状,对被动控制、主动控制及混合控制等减振方法进行了深入分析,指出了亟待解决的关键问题,展望了该领域今后的研究方向。     

主动约束层阻尼板的振动控制研究

研究局部附加主动约束层阻尼（active constrained layer damping,ACLD）结构板的振动控制问题。基于Hamilton原理，提出一种新的建立主动约束导板动力学模型的方法，同时给出一种用于确定粘弹材料GHM（Golla-Hughes-Mctavish）模型参数的优化问题。采用GHM方法描述弹性材料的本构关系，将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来，推导得到ACLD结构的动力学方程为标准二阶定常线性系统方程。应用LQR控制理论进行结构振动控制仿真，结果表明，本文给出的新建模方法是准确可靠的，ACLD结构能够有效抑制结构振动。     

应用粘弹阻尼材料的飞机座舱振动噪声控制实验研究

针对特殊情况下飞机座舱内部振动噪声过大的实际情况 ,本文对其进行了振动噪声被动控制实验研究。以某飞机座舱模型为研究对象 ,应用粘弹阻尼材料成功实现了一套飞机座舱模型振动噪声被动控制系统。同时利用比利时 L MS国际公司的 Cada- X L MS结构动力学分析系统建立了一套完整的振动噪声控制性能测试系统 ,可广泛应用于各种被动、主动控制系统的振动噪声控制性能测试。最后利用该测试系统对上述飞机座舱模型振动噪声被动控制系统进行了控制性能测试实验 ,结果表明控制效果良好 ,说明了此方法可以用于飞机座舱的振动噪声控制。     

Modeling of a hybrid passive damping system

The modeling of a hybrid passive damping system is presented for suppressing the multiple vibration modes of beams in this paper. This hybrid passive damping system consists of a constrained layer damping and a resonant shunt circuit. In a passive mechanical constrained layer damping, a viscoelastic layer, which is sandwiched between a host structure and a cover layer, is used to suppress vibration amplitudes in the high frequency range. A passive electrical damping is designed for targeting the vibration amplitude in the low frequency range. The governing equations of motion of the hybrid passive damping system are derived through the Hamilton's principle. The obtained mathematical model is validated experimentally. The theoretical and experimental techniques presented provide an invaluable tool in controlling the multiple vibration modes across a wide frequency band.     

高速弹性连杆机构振动的复模态主动控制研究

应用 Hamilton虚功原理 ,建立了含有压电元件的弹性机构振动主动控制有限元模型。运用复模态理论 ,研究了机构的独立模态振动主动控制问题 ,给出了一种简便的包含状态反馈和干扰前馈的混合主动控制技术。针对一曲柄摇杆机构 ,进行了动态分析和主动振动控制的数值仿真。计算结果表明 ,本方法可以有效地控制系统的弹性振动     

Finite element based model predictive control for active vibration suppression of a one-link flexible manipulator

This paper presents a unique approach for active vibration control of a one-link flexible manipulator. The method combines a finite element model of the manipulator and an advanced model predictive controller to suppress vibration at its tip. This hybrid methodology improves significantly over the standard application of a predictive controller for vibration control. The finite element model used in place of standard modelling in the control algorithm provides a more accurate prediction of dynamic behavior, resulting in enhanced control. Closed loop control experiments were performed using the flexible manipulator, instrumented with strain gauges and piezoelectric actuators. In all instances, experimental and simulation results demonstrate that the finite element based predictive controller provides improved active vibration suppression in comparison with using a standard predictive control strategy.     

精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。     

精密隔振平台振动的LQG控制

建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，应用LOG控制算法设计其主动控制器。采用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真结果表明所设计的振动主动控制系统可在非常宽的频率范围对基础干扰和由仪器设备产生的直接干扰所引起的精密隔振平台振动进行有效的控制。