一种滑动导向钻井工具面自适应控制方法

滑动导向钻井过程中，由于钻柱滑动摩擦阻力较大，工具面角的调整速度较为缓慢，且大多依赖司钻的经验，大大降低了钻井工作效率.论文建立了滑动导向钻井系统工具面控制对象的简化传递函数模型，并针对该模型提出一种具有自适应性的工具面动态控制方法.该方法采用微分正反馈控制律以提高工具面角的调整速度，并利用自适应方法对模型参数进行在线辨识，实时修正控制参数.最后通过动力学仿真验证了该方法能实现工具面角无超调无稳态误差的快速响应，且能根据参数辨识结果自动调整控制参数，无需依赖司钻经验，从而有效提高滑动导向钻井的工具面调整效率.     

空间柔性结构振动的直接速度反馈控制

针对空间柔性结构的低频振动问题，采用轻质的直流电机和拉索作为控制器，通过传感器和控制器的共位布局方式，建立柔性结构的直接速度反馈主动阻尼控制方案。该方案无需柔性结构的系统控制模型，只需调整速度反馈增益，即可以达到控制结构振动的目的。为验证该方案的有效性，文中对一含中心刚体的柔性卫星缩尺模型进行数值仿真，并采用气浮台模拟太空无重力环境，对该模型进行控制实验。仿真和实验的结果表明，该控制方案对空间柔性结构的低频大幅振动有很好的控制效果。     

考虑重力影响的索结构损伤行波识别法

因索中某几股断裂而导致索等效截面减小是索结构常见的损伤模式。文中分析此损伤模式下索受扰动后的行波响应，提出重力场中索结构损伤的行波识别法。该方法由索上一点的实测响应数据，根据入射波和反射波到达该点的时间确定损伤位置，根据入射波和反射波的信号能量比及能量的时域分布确定损伤程度和损伤段宽度。为适应现场有噪声测试数据的影响，应用多分辨率分析理论，以Daubechies小波分解行波响应信号，对信号去噪并作出白噪声情况下损伤识别方法的误差估计。仿真结果表明，该方法可采用噪声污染响应信号对重力场中索结构的损伤进行准确的估计，适合小损伤情况下索结构的损伤识别。     

板状燃料组件非线性振动特性

设计1个能模拟堆芯燃料组件工作环境和力学边界条件的台架,研究板状燃料组件的非线性振动行为。对安装在振动台上的系统进行白噪声随机激励,得到燃料组件响应-激励关系不同方向、不同介质、不同振级共42种工况的系列曲线。试验结果表明:随着激励振级加大,板状燃料组件的第一阶共振频率减小;板状燃料组件在水中的第一阶共振频率远比在空气中的小,且非线性特性仍呈软弹簧特性;板状燃料组件在环境中的振动阻尼大,能大大抑制抗震响应。     

特征系统实现算法的小波去噪方法研究

ERA/DC 利用脉冲响应数据构造 Hankel 矩阵时运用了相关技术,因此对信号中的白噪声有抑制效果,但实际数据所含的噪声中,除随机噪声外,还有尖脉冲噪声、漂移等其它噪声。为了获得理想的识别效果,利用小波算法对脉冲响应数据进行去噪处理,再用 ERA/DC 进行识别。两自由度的阻尼弹簧质量系统以及卫星缩尺模型的仿真结果表明,小波去噪方法对多种噪声形式均有抑制作用,能提高 ERA/DC 的识别精度,可用于 ERA/DC识别的信号去噪。     

引射筒动态载荷识别研究

基于动态载荷的频域识别方法,对引射筒所受发动机试车产生的动态载荷进行识别。通过实验测量引射筒在试车过程中的动态响应;通过有限元计算方法获得载荷基函数对结构作用响应;采用最小二乘法获得引射筒所受动态载荷谱。计算识别所得载荷谱产生的动态响应,并与实验测量值比较,给出识别所得动态载荷谱误差,并分析误差产生原因。结果表明,频域载荷识别方法能较准确识别引射筒在发动机试车过程中所受动态载荷,可为工程研究提供参考。     

低密频太阳能帆板动力学参数在轨辨识和振动控制

太阳能帆板是典型的柔性空间结构,其固有频率低且密集,阻尼很小。为了抑制其振动,建立了基于动力学参数辨识的振动控制方法。该方法利用特征系统实现算法及其扩展算法如ERA/DC或OKID辨识结构的动力学参数,然后利用最优控制理论设计控制器。根据辨识和控制的方法以及适用的情况,提出了三种在轨辨识和控制集成方案,即ERA(ERA/DC)和LQR或LQG,OKID和LQG。对一具有低密频大型柔性空间站结构的数值仿真表明,上述在轨辨识和控制集成方案具有辨识速度快,辨识精度高,控制效果好等优点,适于柔性空间结构的在轨辨识和控制。     

结构应变模态辨识的特征系统实现方法

应变模态可以分析动载下结构的应力状态。文中将基于位移响应数据的特征系统实现算法应用于应力应变分析中，建立基于应变测量数据的结构动力学参数辨识方法。首先建立应变的状态空间描述方程。由于应变模态和位移模态是同一物理状态的两种不同表现方式，二者的数学表达式具有相似性，前者是后者的相似变换。在此基础上，给出应变格式的ERA识别方法。利用应变格式进行eigensystem realization algorithm(ERA)分析；不仅可以辨识出结构的频率、阻尼比等动力学参数，而且还可以辨识得到相应的结构应变模态，从而建立应力应变预测响应模型。数值仿真和实验验证表明，该方法对结构应变模态有快速准确的辨识能力。     

对接机构非线性物理参数辨识方法

采用直接参数识别方法(DPE)由系统的输入、输出数据识别空间对接机构的物理参数:惯量矩阵、阻尼矩阵和刚度系数矩阵。首先建立了对接机构简化非线性动力学方程,然后利用系统已知的对称性和非满阵信息将机构的非线性物理方程变形为参数线性的辨识模型,分别采用同时需要位移、速度和加速度数据的DPE方法和只需要位移数据的四阶差分DPE方法识别机构的物理参数。六自由度对接机构仿真算例验证了两种方法的可行性。     

利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法

利用结构位移模态试验和应变模态试验参数和神经网络方法对结构损伤定位和定量辨识问题进行了研究。为获得对结构损伤更加敏感的结构损伤识别指标,在分析现有识别指标的基础上,提出了用于神经网络方法的六种基于结构模态试验参数的损伤识别指标,并对它们进行了实例识别和比较研究。它们均能对结构的损伤进行预报,其中应变类型的损伤识别指标对结构损伤的敏感度比位移类型的损伤识别指标高。