振动控制中压电作动器非线性的补偿方法研究

在周期振动的自适应控制中,压电作动器的非线性特性会产生高次谐波,激发高阶模态振动。为抑制压电作动器的高次谐波激励,同时结合自适应振动控制的特点,提出一种新的作动器非线性补偿方法。该方法将作动器的非线性与结构的动态特性部分融合,用正交多项式从输入输出信号中拟合静态非线性及其逆变换,计算过程简单,数值稳定性高。在控制通道中,通过逆变换对控制信号进行预处理,使得补偿后的输入输出具有线性系统的特征,而输入输出之间的相位差完全由自适应算法进行补偿。实验结果表明,所给出的补偿方法能够抑制高次谐波,并改善了振动控制效果。     

并联机器人的标定建模

并联机器人标定时测量数据的参考系与其运动参考系不一致将导致系统误差的产生,通过改进标定建模方式将两个参考系统一,并用数值模拟一5自由度并联机器人的标定过程,对比其结果发现改进模型可以完全消除测量的系统误差对并联机器人标定精度的影响,进一步提高并联机器人的标定精度。这种标定建模方式具有很高的实用价值。     

振子及其耦合条件对圆窗激励式人工中耳性能影响的数值研究

为研究振子及其耦合条件对圆窗激励式人工中耳植入性能的影响,建立了包括振子和隔膜在内的人耳有限元模型。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者右耳,采用CT扫描和逆向成型技术建立而成,通过与相关文献的实验数据比对验证了模型的可靠性。基于该模型,分析了圆窗上的初始预压力、振子和隔膜的设计参数变化对振子听力性能的影响。结果表明:振子横截面积越大,其对耳蜗的激励效果越差;隔膜的引入有利于提高振子的激振性能,在该研究范围内,较小的隔膜杨氏模量和厚度有利于提升振子的激振性能;振子质量的增加会恶化振子在高频段的植入性能;在圆窗上施加的初始预压力能够提高中高频段上对耳蜗的激振效果。     

瞬态发射载荷作用下含缓冲装置水下发射系统动力学建模与分析

具有连续发射能力的垂直发射装置将导致一系列的冲击载荷,为了缓冲前一次发射导致的载荷对后续航行体发射的影响,需要对发射装置进行横向和纵向缓冲设计。针对空间分布的垂直发射装置缓冲系统动力学建模问题,提出基于模态综合的子结构方法,建立复杂空间分布的动力学模型,采用状态空间法进行时域响应求解。对三个航行体的发射装置进行数值分析,获得底部隔振器刚度变化对系统动力学响应的影响。该方法可以针对复杂垂直发射装置缓冲系统进行动力学建模,有效指导缓冲设计。     

局域共振子对手性覆盖层振动和声辐射抑制的影响

为增强某些频率区域内覆盖层对加筋板的声辐射抑制作用,在手性结构覆盖层的圆环内填充软橡胶层包覆的金属核心局域共振子。本文基于有限元方法及Rayleigh积分公式,建立了敷设手性覆盖层加筋板简化梁模型,分析了手性覆盖层的振动抑制特性及局域共振子对手性覆盖层振动的影响。结果表明:手性结构的变形模式和局域共振子与手性结构之间的耦合作用对覆盖层的禁带频率带宽和振动衰减起到关键的作用;手性结构覆盖层对加筋板声辐射抑制作用主要来自于覆盖层的振动衰减能力,声辐射效率的变化对声辐射的影响较小。     

基于迟滞非线性逆补偿的振动主动控制仿真研究

由于压电材料本身的特性,压电作动器对外加电场的响应通常表现为多值映射的迟滞特性。这种迟滞非线性会产生与输入信号相关的相位和谐波失真,一方面会造成系统振荡甚至失稳,另一方面会产生谐波,限制系统性能。本文通过仿射原理对迟滞非线性进行建模,并通过神经网络引入迟滞逆模型,以消除迟滞非线性的影响,在此基础上,结合自适应控制LMS方法对引入补偿的迟滞非线性系统的振动传递控制进行仿真研究。结果表明,具有补偿的迟滞非线性系统的控制误差比没有补偿的系统的控制误差明显减小,而且误差收敛速率也明显变大。     

基于EMD分解的表面肌电信号动作模式识别

从非平稳非线性的角度出发,将经验模式分解方法与最大李雅普诺夫指数相结合,对前臂运动时的表面肌电信号进行分析研究,并取得了很好的动作识别效果,研究结果表明该方法可为提高动作表面肌电信号的识别率提供一种新的研究手段.     

基于车身模态和板块贡献分析的阻尼优化降噪方法研究

车身结构上的阻尼材料优化布置对车内振动和噪声控制有重要的意义。以某实车的白车身为研究对象,基于有限元法和边界元法对车内声腔进行声场分析和车身板块进行声学贡献量分析,找出车内场点噪声声压峰值频率及对应的贡献量较大的板块。进而基于白车身模态振型分析,对车身部件上的局部约束阻尼的敷设位置进行优化配置。分析了阻尼优化布置前后分别在悬置、前悬架和后悬架等不同位置处激励下的车内噪声,确认了降噪优化方案的有效性,并在实车上进行了验证。结果表明,对车身相关板块进行局部阻尼处理后,降低车内噪声2 d B(A),证明了该方法的有效性。     

新型低频隔振器的特性研究

通过并联具有负刚度特性的刀口支撑滑动梁和正刚度的线性弹簧,设计了全新型的超低频非线性隔振系统。分析了系统的静态力学特性,给出了系统的力-位移关系以及刚度曲线,系统的非线性特性明显。求取了系统具有近似动态零刚度时的参数配置并结合实际应用选定了系统工作平衡点。建立了系统的非线性动力学方程,在对方程进行简化后,采用谐波平衡法求解了Helmholtz-Duffing方程的响应,分析了系统的频响特性,得出了在激励幅值较小的激励下系统具有渐软特性,而激励幅值增大后系统会出现二次跳变,即先表现为软特性后表现为硬特性。对此种新型隔振器的设计提供了理论指导。     

初压力控制式圆窗激振压电作动器设计与优化

针对临床上所用的圆窗激振人工中耳不是针对该激振方式设计,存在术后补偿性能个体差异大、性能不稳定、增益值达 不到理论值的问题,设计了一款作动端与圆窗膜尺寸匹配、初始压力可控的圆窗激振压电作动器。 首先,结合人耳解剖结构,设 计了作动器的机械组成结构及宏观尺寸;其次,对弯张放大器进行受力分析,采用粒子群算法对弯张放大器进行优化设计,以获 得最优输出位移放大倍数;再次,构建了压电作动器-人耳耦合力学模型,分析了支撑弹簧横截面积与压电叠堆层数对作动器 听损补偿性能的影响,确定了该设计参数;最后,根据确定的设计尺寸制造了压电作动器样机,搭建了激光测振试验台,对压电 作动器的动态特性进行了测试。 试验结果表明,所设计的圆窗激振式压电作动器作用在圆窗膜上的初始压力可控,且具有工作 频带宽(100~ 10 000 Hz)、谐波失真低(THD≤0. 29% )的优点。 该压电作动器适用于圆窗激振的听力损伤补偿,为混合性听力 损伤的临床治疗提供一种新的方案。