自适应结构振动主动控制技术及实验研究

本文详细论述了采用自适应滤波技术实现结构振动主动控制的原理和方法，并研制出自适应结构振动主动控制系统。自适应算法为最小均方（ＬＭＳ）算法，硬件是由ＴＭＳ３２０Ｃ２５组成的信号处理系统。运用该系统对一矩形薄板进行了振动主动控制实验，取得了良好的抵消振动效果和降低噪声辐射效果。     

振动系统鲁棒μ-synthesis控制实验研究

基于结构奇异值μ-synthesis鲁棒控制理论，研究振动响应的主动控制问题，提出设计鲁棒μ-synthesis控制器的方法。采用dSPACE DS 1103为控制器硬件，建立以压电陶瓷为致动器的单输入单输出薄板振动主动控制实验系统，且附加质量被粘贴到薄板上以测试系统鲁棒性能。实验结果表明，通过对性能加权函数和鲁棒加权函数的选取，系统能在指定频带上取得良好的减振控制效果，当压电板发生一定程度的质量摄动时，系统依然能保持稳定且仍具有较好的控制效果。     

柔性结构的模糊主动振动控制研究

针对柔性结构在不同激振信号下的振动抑制问题，研究了如何应用模糊控制理论实现柔性结构的主动控制，提出了一种基于连续模糊判决函数的模糊ＰＤ主动振动控制方法，对悬臂梁分别在瞬态、正弦及随机激振下的模糊ＰＤ主动振动控制进行了仿真研究。结果表明：模糊ＰＤ控制对上述三种激振信号的振动均有明显的抑制作用。由于模糊ＰＤ主动振动控制对结构的不依赖性，该方法对难以建模的大型柔性结构的主动振动控制具有实际意义。     

利用SMA进行桅杆振动控制的研究

提出了一种利用形状记忆合金(SMA)控制桅杆结构振动的新方法，即将SMA丝作为桅杆结构的纤绳或纤绳的一部分，把它和PSD传感器、数据采集板、计算机、恒流源组成控制系统，利用恒流源输出电流加热SMA丝，使其处于超弹性状态，变成性能优异的主动阻尼器，进而对桅杆结构的振动进行控制。对桅杆结构的振动主动控制试验表明，处于主动阻尼状态的SMA纤绳可以有效抑制结构振动。     

挠性结构主动减振中传感器和激振器的优化布置

本文提出了从有效衰减振动能量的角度，通过最小化Ｌｙａｐｕｎｏｖ第二方法中的优化性能指标，对挠性结构振动的主动控制进行优化的方法。研究了在以位移传感器或速度传感器作为检测元件进行部分状态变量反馈的约束条件下，传感器、激振器的最优位置以及最优反馈增益的确定，讨论了在包括截尾残余模态的情况下系统的稳定性。本文还对在两邻边固定、另两邻边自由的边界条件下矩形薄板振动的主动控制进行了优化计算和数字仿真。结果表明，优化的控制系统能够有效地衰减结构的振动。本方法具有明显的物理意义和较高的计算速度，并且通过选取不同的权系数，能够协调控制能量和振动的衰减效果，从而得到合理的位置和增益。     

结构的主,被动振动控制及相互影响分析

同时采用被动和主动控制方法来抑制结构的振动，可以利用两者的优势以达到更好的控制效果。以粘弹性阻尼器和压电晶体作动器为被动和主动控制元件，建立了主结构与控制元件一体化的复合结构运动控制方程，以平面桁架结构为例进行了数值分析，研究了控制器设计和系统参数选择、主动振动控制的效果以及被动振动控制与主动振动控制的相互影响等问题     

基于COMSOL局域共振声子晶体薄板振动带隙研究

针对低频振动控制问题,研究一种局域共振声子晶体薄板的振动带隙。首先,基于弹性波方程及Bloch 定理,探讨应用COMSOL有限元模拟方法开展声子晶体振动带隙计算的可靠性;然后,模拟计算所设计的局域共振声子晶体薄板的振动带隙,分析其带隙结构和元胞结构参数对振动带隙的影响,并以200 Hz～400 Hz 的中低频为目标频段,通过选择带隙宽度在目标频段内占比最大的参数组合作为声子晶体薄板的最优设计方案;最后,在频域上考察声子晶体薄板内波的传输特性。研究表明,利用COMSOL有限元模拟方法开展声子晶体振动带隙计算是可靠的,与数值计算方法相比,其计算的带隙参数误差都很小;对于所设计的局域共振声子晶体薄板,元胞的结构参数对振动带隙具有显著影响,通过优选元胞结构参数,可使声子晶体薄板的振动带隙向低频区域移动;薄板内波的传输特性和薄板的振动位移图进一步证实了在振动带隙内薄板对波传播的阻碍作用。     

基于分支电路的主动-被动混合式结构振动控制

研究了压电智能结构振动控制问题。采用基于分支电路的主动-被动混合的控制方法对结构振动进行抑制，通过在控制器中设置主动电感使得分支电路的谐振频率在一定范围内可以连续调节，以适应激励频率的变化。给出了系统的模型及控制算法，并进行了仿真及实验研究。仿真及实验研究的结果表明该方法能有效地抑制结构振动，并且其鲁棒性明显好于Filter-x算法。     

结构主动控制的实验研究

结构主动控制是结构振动控制的一种最为有效的方式，属土木工程中的高科技领域，目前国内外对结构主动控制理论和算法已有一些研究，其试验研究很少，美国国家Ｂｕｆｆａｌｏ地震工程研究中心Ｔ．Ｔ．Ｓｏｏｎｇ教授进行了世界上第一个结构主动控制试验，本试验是我国第一个结构主动控制试验。本文针对五层钢框架（１：４）模型设计建立了主动质量阻尼（ＡＭＤ）主动控制系统，成功地完成了ＡＭＤ主动控制试验，并对试验结果进行了分     

基于抗振动疲劳的薄板加筋设计分析

振动是航空薄板常见的载荷形式,通常采用加强筋来减小振动幅度,从而提高薄板寿命.研究薄板的抗振动疲劳加筋方法,探讨加强筋与板的连接方式以及加强筋的布置方向对薄板振动与疲劳的影响机制.首先,基于振动理论和板筋变形协调条件,建立加筋薄板的运动方程.然后,建立铆接、点焊和滚焊连接形式的加筋薄板有限元模型,探讨连接单元的动力学建模方法;在此基础上,研究连接形式和加筋安装方向对薄板结构动力学特性的影响;最后,结合动力响应分析探讨板筋连接方式和加筋安装方向对疲劳寿命的影响.研究结果表明,双向加筋薄板在低频振动时刚度高于单向加筋薄板,双向加筋有利于提高结构抗疲劳强度,铆接单向加筋薄板的振动疲劳寿命最短.     

带集中质量智能加肋板振动的自适应模糊控制

带有附加集中质量的加肋板振动控制问题在许多工程中都有重要意义.文章通过基于相互作用的带有附加集中质量和智能加肋梁的正交各向异性单向连续板振动问题的仿真力学模型,对加肋梁采用了ER电流变智能复合材料夹层梁的结构形式,并通过对ER流体施加电场,改变加肋梁结构的刚度和阻尼,从而调整带有附加集中质量加肋连续板的动力响应特性,对这一类结构进行了智能主动控制问题的仿真实验.在仿真试验数据的基础上应用自适应神经-模糊推理控制的方法,分别对激振频率和附加集中质量安装点的位置发生变化时,对带有附加集中质量的这种智能结构的振动问题进行了智能控制方法的仿真研究.仿真结果表明,自适应神经-模糊推理控制的方法能有效地抑制该类结构的振动.     

主动隔振系统中功率流的最优化控制策略

用功率流指标描述主动隔振系统中能量的传输,以传轾到接受体的功率流量小为最优化控制目标,推导主动隔振系统中功率流传递的最优控制表达式,提出了ＳＭＲ主动隔振模型基于功率流的最优化控制策略。针对工程实际中的柔性安装问题,对四边简支矩形薄板的主动隔振进行了研究。     

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的超谐共振研究

研究机械力作用下金属／陶瓷功能梯度薄板3次超谐共振问题．按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属／陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统3次超谐共振近似解并进行数值计算。分析阻尼、激励、几何尺寸等参数对系统3次超谐共振幅频响应曲线的影响．     

Active aeroelastic flutter analysis and vibration control of supersonic composite laminated plate

The active aeroelastic flutter analysis and vibration control at the flutter bounds of the supersonic composite laminated plates with the piezoelectric patches are studied. The piezoelectric patches are bonded on the top and bottom surfaces of the composite laminated plate to act as the sensor and actuator so that the active aeroelastic flutter suppression and vibration control for the supersonic laminated plate can be conducted. The unsteady aerodynamic pressure in supersonic flow is computed by using the supersonic piston theory. Hamilton’s principle with the assumed mode method is used to develop the governing equation of the structural system. The controller is designed by the velocity feedback and proportional feedback control algorithm, and the active damping and stiffness are obtained. The solutions for the complex eigenvalue problem are obtained by using the generalized eigenvalue methodology. The natural frequencies and damping ratios are also gotten. The aeroelastic flutter bounds of the supersonic composite laminated plate are calculated to investigate the characteristics of the aeroelastic flutter. The impulse responses of the structural system are calculated by using the Houbolt numerical algorithm to study the active aeroelastic vibration control. The influences of ply angle of the laminated plate and the control method on the characteristic of flutter and active vibration control are analyzed. From the numerical results it is observed that the aeroelastic flutter characteristics of the supersonic composite laminated plate can be improved and that the aeroelastic vibration response amplitudes can be reduced, especially at the flutter points, by the proportional feedback or the velocity feedback control algorithm using the piezoelectric actuator/sensor pairs. The effectiveness of the flutter control by the two control algorithms is also compared. The results of this study are of great significance to the flutter analysis and aeroelastic design of the aircraft.     

矩 形 截 面 阻 振 质 量 隔 振 效 果 分 析

摘　要：基于能量法建立了矩形截面阻振质量-平板结构的振动分析模型,利用Rayleigh-Ritz方法对结构在外部载荷作用下的动力学响应进行计算。分析了单级阻振质量、多级阻振质量和矩形环路阻振质量带的隔振性能,以及阻振质量的结构参数对其隔振性能的影响。计算和分析结果表明,结构受到中高频激励时,阻振质量对振动的隔离效果显著;增加阻振质量的重量、阻振质量重量不变的情况下增加截面高度可以提高阻振质量的隔振量。     

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的亚谐共振研究

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板1／3次亚谐共振问题。按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统1／3次亚谐共振近似解并进行数值计算。分析阻尼、激励、几何尺寸等参数对系统1／3次亚谐共振幅频响应曲线的影响。     

矩形悬壁板自由振动精确解法

本文提出矩形薄板振动主振方向的概念。根据振形正交性的思想,在主振方向上矩形板振动波形是唯一的,由此建立了符合矩形悬臂板边界条件所激发出的振动曲线形态的振形函数表达式,并推导出矩形板的频率方程及相应的振形曲线。计算表明,这种方法符合板实际振动的规律性。     

边界粘弹性支承对矩形板强迫振动响应的影响

提出边界粘弹性支承对矩形板强迫振动响应影响的分析方法。该方法基于阻尼复模态分析,利用阻尼复模态的正交性,导出了板的完全解耦的模态方程;通过算例研究和讨论了粘弹性边界支承对板的振动响应的影响。