基于压电换能器的柔性梁动力学建模及主动振动控制

本文以Euler-Bernoulli柔性梁为研究对象,在铰接-自由的边界条件下,运用哈密尔顿原理以及变分和积分的数学方法建立了柔性梁系统的动力学模型.采用假设模态法离散柔性梁的弹性变形,通过数值求解得到柔性梁弹性变形的振型函数.为了能够快速抑制柔性梁的弹性振动,基于压电换能器对其进行主动振动控制.结合压电换能器的传感器...     

基于自适应RBF模糊神经网络的旋转柔性铰接梁的振动控制

由柔性关节连接中心刚体和挠性附件的刚柔耦合系统广泛应用于卫星太阳能帆板、空间机器人等领域中,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定性和指向精度,对带有铰接结构的柔性梁的影响更甚。设计并建立了带有柔性关节（谐波齿轮）的旋转柔性铰接梁实验平台,进行了基于压电传感器测量信号的振动频响特性分析,分别采用PD控制和自适应RBF模糊神经网络控制算法,进行了基于电机驱动的位置设定点弯曲振动的主动控制研究。实验比较结果验证设计的自适应RBF模糊神经网络控制算法能够快速抑制振动。

      

基于能量变分原理的梁-圆柱壳耦合系统振动特性分析EI北大核心CSCD

采用能量变分原理研究了梁-圆柱壳耦合系统振动特性。整个耦合结构可分为梁子结构和壳子结构两个部分。首先,分别采用改进傅里叶级数描述梁结构和圆柱壳结构振动位移,求取两者结构动能与结构势能;随后,利用弹簧模拟边界的方式,将边界对结构的约束转化为对应边界势能;同时,利用空间分布弹簧组来连接梁结构与壳结构,使两者耦合效应表现为对应耦合弹簧势能;激励力则可通过外力功的形式加入到整个系统之中。再利用能量变分原理,即可计算耦合系统固有振动特性或受迫振动响应。通过与有限元软件计算结果对比,验证了该方法的正确性。此外,与传统Rayleigh-Ritz法相比,该方法在面对复杂边界条件时,可构建准确的统一分析模型而不需要重新选择位移容许函数。随后,进一步探讨了模型主要参数对耦合系统振动特性的影响。     

3-RRC并联柔性机器人的动力学分析

基于Bernoulli-Euler梁理论、有限元原理、KED方法和Lagrange方程,建立了3-RRC并联柔性机器人的弹性动力学方程.在此基础上,利用Newmark积分方法对其动力学方程进行了求解,分析了3-RRC并联柔性机器人的动力学响应和驱动杆件最大动应力的变化规律.这些内容,对进一步研究3-RRC并联柔性机器人的动态特性、动力学优化设计、系统仿真和控制都具有重要的指导意义.     

转动柔性梁横向振动的一种近似解法

通过随体坐标系的建立分析做定轴转动的刚柔耦合系统的变形运动,在考虑柔性梁轴向、横向变形和截面弯转的情况下,采用Green应变理论分析系统的几何非线性.然后用微元法从应力-应变的角度得出了系统的动力学方程.在考虑梁的几何非线性的同时,通过忽略其轴向变形,得出一个描述转动梁横向振动的强非线性方程.最后采用一种改进的L-P法求得了方程的一阶近似解,通过与能量法所得结果的比较表明,所得近似解有较好的精度.     

可变弹性约束条件下含移动质量块粘性梁的频率分析

研究了含移动质量块和集中阻尼器粘性梁(Bernoulli-Euler梁模型)在可变弹性约束条件下的动力学行为.考虑移动质量块的惯性效应,导出了关于梁系统的偏微分方程,然后采用Mathematica软件进行数值计算,得到几种典型约束条件下系统的振动频率,并将这些结果与已有文献作比较,其结果显示了方法的可靠性.另外,基于上述方法,还揭示了系统的某些有趣的动力学行为.     

具有刚性运动基的柔性结构振动主动控制

针对具有刚性运动基的柔性板结构的振动主动控制进行了研究。建立了包含压电机敏元件的、具有刚性转动体与二维柔性板的、刚柔耦合系统的振动数学模型;获得了系统的状态方程、传感方程与反馈控制方程,根据输出反馈控制原理,求得了反馈增益矩阵,在此基础上进行了实验研究,实验结果证明了理论研究的合理性和有效性。     

旋转叶片异步振动的频率识别技术

基于非接触式叶尖定时测振原理，针对叶片异步振动的欠采样问题，采用“5＋2”双采样速率方案进行采样，通过频率辨识技术来获得叶片的真实振动。将实验测得的振动频率与应变片法测量结果进行比对表明，所测频率与叶片振动的坎贝尔曲线一致，是叶片振动的真实频率。同时，比对结果验证了测量方案的正确性，也说明了该辨识技术具有很高的实际应用价值。     

柔性联轴器对振动系统响应的影响

以一个装有柔性联轴器的振动系统为研究对象,应用Lagrange方程建立系统的动力学方程并进行数值求解,并分析柔性联轴器对振动系统不同时段响应的影响。在振动的初始阶段,振动体的响应由激振频率、振动系统固有频率以及旋转系统固有频率三个频率成分组成。在稳态阶段振动体的响应取决于振动系统的激振频率。为了分析柔性联轴器对系统运动稳定性的影响,经计算得到旋转系统在受到扰动时的响应,隨之柔性联轴器的阻尼的增加,对系统的振动也可予以改善。     

Suppression of Motion-induced Residual Vibration of a Cantilever Beam by Input Shaping

Input shaping is an effective means for suppressing motion-induced residual vibration of lightly damped structures. Here, to demonstrate the ideas of various input shaping schemes for continuous structures, the model system of a cantilever beam, whose base is to be displaced by a prescribed distance, is considered. The cantilever-beam motion is modeled by the damped Bernoulli-Euler beam equation, and is then decomposed into normal vibration modes. For the particular system set up here, the modal equations of motion are linear and uncoupled, and consequently are integrated analytically. It is then shown that, by completing the cantilever base movement in a series of properly calculated steps (i.e., by shaping the input command of the dynamical system), so as to annihilate the dominant vibration modes through destructive interference, the overall induced vibration of the cantilever can be significantly suppressed. In particular, the “zero-vibration” (ZV) and “zero-vibration-and-derivative” (ZVD) input shaping schemes previously proposed for discrete systems are adapted and applied to the continuous beam here. The theoretical results are also supported by experiments.     

基于频响函数法的曲轴轴系扭振分析与控制

基于原点频响函数法对曲轴轴系匹配三种不同TVD时的扭振进行计算,可以快速预测TVD减振效果。首先引入扭转减振器减振原理;其次介绍集总参数有限元法计算扭振的方法;然后通过扭转模态识别曲轴轴系的模态频率,通过频响函数结果判别曲轴轴系在单位激励力矩作用下扭振幅值的大小;最后,试验测试曲轴安装TVD位置处的扭振加速度,并和仿真进行对比。结果发现,频响函数法计算的扭振幅值曲线和测试结果趋势相同,且对这三种TVD降低车内噪声的效果进行了比较。     

柔性航天器附件振动抑制的根部控制法

以中心刚体带柔性附件的航天器为对象，研究了姿态控制时中心体的转动惯量与附件振动衰减速率之间的关系。以此为基础提出一种附件振动抑制和附件指向控制的方法——根部控制法。结果表明，此方法可明显抑制附件振动，并对姿态控制的影响很小。     

支承运动情况下旋转梁的刚-柔耦合振动分析

利用哈密顿原理建立了支承运动情况下旋转梁的刚-柔耦合振动非线性动力学方程组及边界条件。根据假设模态法，利用边界条件以及模态函数的性质，得到一组模态坐标与刚性角位移耦合时变系数常微分方程，运用数值方法比较了非耦合和耦合时刚性角位移的结果，计算了梁的动力响应并分析了模态截断的影响，最后运用梁端部弹性振动的相轨迹分析了该时变系统的稳定性。