弱耦合星载天线结构振动神经网络预测控制

为了研究弱耦合星载天线结构的振动控制,建立了该结构的有限元计算模型;并对结构失谐前后的动力学特性进行了分析;针对失谐前后的结构,分别采用神经网络预测(NNP)控制方法进行了振动控制,并与二次线性最优控制(LQR)方法的振动抑制效果进行了对比.仿真结果表明,弱耦合星载天线结构参数的微小失谐会导致结构振动产生明显的模态局部化;采用NNP控制方法进行结构振动控制的效果明显优于LQR控制方法,且在由失谐导致模型失配时,NNP控制方法对结构振动亦有较好的抑制;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑到结构失谐的影响.     

考虑失谐的星载天线结构振动预测控制

为了研究失谐星载天线结构的振动控制,建立了星载天线结构的有限元计算模型;并对结构失谐前后的动力学特性进行了分析;采用预测控制方法,针对失谐前后的结构进行了振动控制,并与二次线性最优控制(LQR)方法的振动抑制效果进行了对比.仿真结果表明:弱耦合星载天线结构参数的微小失谐会导致结构振动产生明显的模态局部化;在由失谐导致模型失配时,预测控制方法对结构振动亦有较好的抑制,而LQR控制方法则引入了激振;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑到结构失谐的影响.     

基于ARMA模型的桥梁结构模态参数辨识研究

模态参数辨识是对结构进行动力损伤诊断的前提,本文介绍了一种通过建立ARMA模型来辨识结构工作模态参数的方法.待检结构在环境激励下发生自由振动,用位移传感器测出振动响应数据,据此建立适当阶数的ARMA模型,并估算模型参数.根据模型参数与系统模态参数的关系算得模态参数.最后用稳定图法剔除虚假模态,确定结构真实模态.重点讨论用ARMA时序模型进行模态频率辨识的问题,并通过一个简支梁振动试验对该方法进行了验证,将试验结果与随机子空间法和ANSYS建模分析法的计算结果对比发现,3种方法识别出的前三阶模态频率基本吻合,且满足精度要求,说明在激励数据未知的情况下,基于ARMA模型的模态参数辨识法能够准确地识别出系统的模态参数.     

星载可展开天线的展开动力学研究

针对星载可展开天线柔性较大的特点,综合考虑天线的分布参数、集中参数及摩擦力等因素对系统动特性的影响。在严格按照运动学合成原理的基础上,采用有限元法与拉格朗日方程建立了可展开天线的运动微分方程。并求得了某星载可展开天线的展开动力响应,讨论了此天线动力分析中的若干关键问题。     

基于声-固耦合算法的在轨补加飞行器贮箱湿模态分析

针对在轨加注服务中在轨补加飞行器结构设计技术,本文研究在轨补加飞行器发射升空时贮箱的湿模态振动问题,运用ANSYS软件中的Acoustic Extension分析模块,采用声-固耦合算法对贮箱箱体进行湿模态分析,得到6阶固有频率与相应的振型.通过与干模态分析结果进行对比,表明湿模态分析在在轨补加飞行器贮箱结构分析中的重要作用,从而为贮箱的结构优化提供依据.     

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.     

柔性结构振动的独立模态H∞控制

针对柔性结构振动的每一个控制模态独立进行鲁棒H∞控制设计,同时考虑模态干扰衰减与模态参数扰动的鲁棒性问题,这样有效地抑制了柔性结构的振动,而且对模态参数摄动具有较强的鲁棒性,并以悬臂梁的振动控制为例进行了数值计算,其结果表明这种设计方法的正确性和有效性。     

大型挠性航天器刚柔耦合动特性分析

为研究装载周边桁架式可展开天线的航天器在进行姿态调整时的动态响应特性,建立了航天器动力学模型,并对姿态调整过程的动态响应进行数值求解.首先建立由可展开天线、太阳帆板和中心平台组成的整星有限元模型并求出无约束边界条件下的固有频率和振型.通过有限元模型和Adams联合仿真建立航天器零次刚柔耦合动力学模型并求得姿态调整过程整星的位移和转角以及太阳帆板和可展开天线的动态响应.结果表明:整星的低阶模态特性主要体现在太阳帆板和天线连接杆的变形上,而天线结构无变形;航天器在进行姿态调整时,挠性部件在做大范围整体运动的同时发生显著的结构振动;航天器完成姿态调整后天线几何中心点在平衡位置附近继续振荡.     

柔性齿圈行星轮系耦合模型创建及振动特性研究

针对柔性齿圈结构振动特性分析缺失以及现有传动系统特性分析方法不足，本文结合模态叠加法、承载接触分析技术与集中质量法，构建了考虑轮齿间接触特性、结构振动与系统振动的行星轮系模型。分析了柔性齿圈行星传动系统的结构振动特性及柔性齿圈对系统动态性能的影响，并避免了集中质量模型无法计入构件结构振动，全有限元模型计算量过大、收敛困难，现有刚柔耦合模型的刚性接触、齿轮参数标准化以及难以引入构件误差等问题。本文为柔性齿圈的设计以及传动系统动态特性的深入探究提供了模型基础和理论指导。     

基于改进递推预测误差神经网络算法的极点配置PID控制方法

针对工业控制中系统模型参数通常未知的特点,利用改进递推预测误差算法为基础的神经网络系统参数辨识方法,设计了极点配置自校正数字PID控制器.相比于基于梯度学习算法的神经网络辨识方法和通常的PID控制器,该方法具有参数辨识结构简单、神经元权值调整可持续且计算速度快、所采用的数字PID控制器鲁棒性强等优点.最后的数值仿真结果验证了本文算法及控制方法的有效性.     

基于轴向振型差变化率的空间刚架结构损伤研究

通过结构动态特性参数对损伤位置和损伤程度的敏感性分析,提出以轴向振型差变化率为标示量的空间刚架损伤识别方法。应用ANSYS建立了空间刚架结构无损伤和有损伤的有限元模型,选取轴向振型差变化率作为损伤标示量进行结构损伤识别。结果表明：一阶轴向振型差变化率不但能很好地对单一或多个损伤的损伤位置进行识别,而且可以初步识别损伤程度。将此方法应用到实验刚架模型中,实现了对刚架损伤位置的识别。轴向振型差变化率具有敏感性高、回避空间振动方向性、减少工作量等优点,是一种较理想的空间刚架损伤标示量。     

大型汽轮机组混合框架式基础结构模型试验模态分析

采用模型模态试验方法对汽轮发电机组框架式基础的振动特性进行了研究.根据相似理论建立了某电厂1000 MW汽轮发电机组框架式基础的10∶1试验模型,采用激振器激振的方法对该结构的动力特性进行了测试,采用模态分析技术并依据规范的要求对基础的振动情况进行了预测.通过试验结果与国内设计软件TGFP4.0数值计算结果的对比,表明理论分析模型的可行性.研究结果为汽轮发电机组框架式基础进行动力修正和优化设计提供了参考.     

电动自行车主车架模态特性分析及灵敏度研究

为探讨电动自行车主车架的动态性能,对某全悬架电动自行车的主车架结构进行了弹性模态特性分析.应用ANSYA软件建立了主车架结构的有限元模型,分析了车架的模态频率和振型.结果表明有限元计算结果与实验测试结果相符.结合该车架的振动特性,应用模态灵敏度分析技术,研究了车架各部分结构的壁厚参数对电动自行车第一阶模态频率的影响关系,通过改变车架不同构件的壁厚可使车身具有较合理的动态特性.为电动自行车进一步的动力学分析提供了理论依据.     

基于ANSYS的多轴汽车柔性模型仿真研究

在考虑车架柔性的基础上,在ANSYS中建立了多轴汽车的柔性模型。用功率谱分析方法分析了在路面激励下柔性模型的振动特性。仿真结果表明柔性模型能够更准确地描述多轴汽车的振动特性。     

一种麦冬收获机车架的随机振动分析

为掌握麦冬收获机车架的动态特性,对其进行C级路面上的随机振动分析,建立一种麦冬收获机车架的有限元模型,并基于ANSYS Workbench软件进行模态分析,提取出车架的固有频率,在C级路面随机激励的情况下,采用模态叠加法求解出该车架的应力、位移云图,得到随机振动激励下最大振幅处的位移、速度、加速度响应曲线,进而了解其动态特性,从而为车架的结构优化提供有效的理论参考依据。     

重型载货汽车车架结构模态分析

有限元模态分析方法是辨识车辆结构动态性能的一种有效手段,所以为得到重型载货汽车车架结构的动态特性,本文以板壳单元为基本单元,建立了车架结构有限元模态分析模型,并采用NASTRAN有限元分析软件,计算了该车架在自由状态下的模态参数.同时,分析了载货汽车车轮和传动轴的不平衡质量产生的激励,并对车架的结构动态性能进行了评估.结果表明,在不同的行驶速度下,车轮和传动轴不平衡质量激励频率与车架的一阶扭转振动频率、倍频、一阶横向弯曲振动频率及车架11～18阶振动频率接近,使车架易产生共振现象.该研究为进一步改进车架结构提供了理论依据.     

大轴距轮式车辆动力学建模研究

对于大型载重车辆或轴距较大车辆,车架的柔性对整车振动特性的影响不容忽视。一般采用有限元法建立车架的柔体模型,但该模型规模大、求解效率低,不便于进行快速参数敏感度分析及结构优化。提出了运用多刚体离散元法快速建立车架有限自由度柔体模型的方法,所建模型可方便用于后续结构优化。以某混凝土搅拌运输车为例,建立了整车的动力学模型,并分析了其振动特性。通过对该车的振动测试,验证了所建模型的准确性及建模方法的有效性,为后续减振优化奠定了基础,可为类似结构车辆的动力学建模提供参考。     

Structural finite element model updating using incomplete ambient vibration modal data

This paper presents an effective approach for updating finite element dynamic model from incomplete modal data identified from ambient vibration measurements. The proposed method is based on the relationship between the perturbation of structural parameters such as stiffness and mass changes and the modal data measurements of the tested structure such as measured mode shape readings. Structural updating parameters including both stiffness and mass parameters are employed to represent the differences in structural parameters between the finite element model and the associated tested structure. These updating parameters are then evaluated by an iterative solution procedure, giving optimised solutions in the least squares sense without requiring an optimisation technique. In order to reduce the influence of modal measurement uncertainty, the truncated singular value decomposition regularization method incorporating the quasi-optimality criterion is employed to produce reliable solutions for the structural updating parameters. Finally, the numerical investigations of a space frame structure and the practical applications to the Canton Tower benchmark problem demonstrate that the proposed method can correctly update the given finite element model using the incomplete modal data identified from the recorded ambient vibration measurements.     

前卸料混凝土搅拌运输车车架结构模态分析

有限元模态分析和试验模态分析方法是辨识车辆结构动态性能的一种有效手段。为分析前卸料混凝土搅拌运输车车架的动态特性,建立了以板壳单元为基本单元的车架有限元模态分析模型及模态试验系统。应用NASTRAN有限元分析软件计算了该车架在自由状态下的模态参数,并进行了模态试验,提取模态参数。计算结果与试验结果对比分析表明,所建立的有限元模型和分析方法是可行的,可为分析车架在工作状态下的动态特性及车架结构的进一步改进提供依据。     

基于分力合成方法的航天器闭环反馈控制

为了增强分力合成主动振动抑制方法抵抗外界干扰的能力,将分力合成方法与闭环反馈控制相结合同时进行设计.用非约束模态级数方法建立解耦的姿态动力学方程和挠性附件振动方程,通过选取合适的反馈量,在设计闭环反馈参数时将挠性附件的振动和分力合成方法同时加入到约束条件中,得到最佳性能解.通过对单挠性杆模型的仿真,在满足系统各项性能指标的条件下,调整时间较分步设计方法明显减少,证明本文方法的有效性.