部分观测下基于子结构的大型结构损伤诊断法

该文提出一种适用于大型结构在激励与响应部分观测情况下进行结构损伤诊断的方法。基于有限元模型,大型结构被划分成若干个子结构。相邻子结构间的作用,视为对子结构的“附加未知激励”。依次采用扩展卡尔曼估计和最小二乘估计识别扩展状态向量和未知外部激励,在子结构界面响应未观测的情况下,对各子结构的单元动力参数分别进行识别,并以追踪子结构内单元结构参数的变化,例如单元刚度的退化,对大型结构的局部损伤进行诊断。通过一个较大型的平面桁架桥的损伤识别数值算例,证实了该方法的可行性。与其他方法相比,提出的方法减少了对结构响应观测的要求。     

子结构交界面几何连续条件处理方法及应用

子结构间的交界面协调条件对子结构方法的求解精度具有重要影响,对其研究具有重要的应用价值。研究子结构方法中缩聚和非缩聚模型的边界几何连续条件处理策略问题,并应用于一个轴系圆柱壳结构的振动特性预测,探讨其可行性。预测结果和实验结果对比分析表明,提出的子结构间几何连续条件的处理方法是有效的,可应用于工程问题研究。     

基于局部主频率的子结构损伤识别研究与试验

针对大型复杂结构的整体监测常常面临测量信息不足等困难,提出只利用局部动态响应进行子结构损伤识别的局部主频率方法.子结构的局部主频率指:如果整体模态中含有以局部子结构位移为主的模态,即等价于在局部激励作用下,整体结构的振动主要体现为子结构的振动,并且主要以这阶局部模态振动为主,那么对应的该阶频率即定义为子结构的局部主频率.局部主频率主要反映子结构的局部特性,对子结构损伤的灵敏度高,所以只利用局部主频率就可以识别子结构.当子结构特征不明显时,提出通过附加质量使子结构具有局部主频率的有效方法.该文进行了大型空间桁架的局部动力测试试验,试验中通过附加质量使杆件子结构具有局部主频率,并能准确地识别出杆件损伤的位置和程度.     

基于磁流变阻尼器的多单体组合结构模糊控制

将有条件的相邻结构组合在一起，组成多单体组合结构体系，推导了其振动控制方程。基于瞬时最优控制算法，将控制力表达成阻尼力的形式，用磁流变阻尼器充当控制器，运用模糊控制方法对其进行控制。采用Matlab编程进行计算机仿真分析，并运用LQR控制与之进行对比。研究结果表明，采用此方法对多单体组合结构进行控制，效果明显。运用模糊控制能够达到与LQR控制较为接近的控制效果，用磁流变阻尼器充当控制器减少了能量输入，用弹簧-阻尼系统将单体3连入，能降低控制成本。多单体组合方式的改变对控制效果影响很大。     

基于响应面法的巨-子结构控制体系可靠性灵敏度分析

建立巨-子结构控制体系动力微分方程,利用复模态理论推导结构体系的传递函数。用响应面法获取极限状态函数,并基于随机振动首次超越破坏准则,分析结构体系动力可靠度计算方法;考虑地震随机激励,结构处于弹性状态时分析其随机参数对巨-子结构控制体系层间位移角的可靠性灵敏度。结果表明,基于层间位移角的可靠度对子结构刚度均值灵敏度较差,对主结构刚度及隔震层阻尼比均值灵敏度较强。     

张力结构的动态控制研究

具有柔性特质的张力结构在各种动态激励的作用下将发生较高水平的振动,当这些振动超过一定限度时将对结构的功能与安全造成不利的影响,需要采取一定的措施加以控制.针对张力结构的动态控制问题展开研究,推导了张力结构的机电耦合控制方程,提出了结合Newmark算法的非线性瞬时最优控制算法(IOC).分别采用线性二次型控制算法(LQ...     

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。     

多结构联系体系的主动变刚度控制

本文提出了一种适用于多结构联系体系的主动变刚度控制装置，基于瞬时最优控制算法导出多结构主动变刚度控制体系的开关控制律，并通过计算机仿真分析研究了两结构联系动力参数以及主动变刚度控制装置的参数对两结构主动变刚度控制体系控制效果的影响。     

基于物理参数贝叶斯更新的桥梁剩余强度估计研究

考虑系统参数的随机性,将基于广义卡尔曼滤波的子结构法与贝叶斯更新方法相结合,提出了桥梁结构基于贝叶斯更新物理参数的剩余强度估计两步法:第一步,将子结构法与广义卡尔曼滤波算法相结合,成功识别出子结构及其相邻单元的物理参数;第二步,视识别出的结构物理参数为更新信息,对以蒙特卡罗仿真实验结果作为先验分布的参数进行贝叶斯更新并分别基于蒙特卡罗仿真参数和贝叶斯更新物理参数对结构进行了剩余强度估计。数值算例表明:基于贝叶斯更新物理参数估计得到的结构剩余强度明显低于基于蒙特卡罗仿真参数估计得到的结构剩余强度。该方法为测量响应信息不完备条件以及小样本抽样情况下桥梁结构剩余强度估计提供了一个较好的解决思路。     

动力学系统局部非线性参数辨识的动态规划法

根据系统辨识问题最优控制解的概念，将现代控制理论中解决最优控制问题的动态规划方法用于辨识结构动力学系统中局部非线性结构的物理参数。这类系统由模型参数已知的大的线性主结构与一个或多个非线性子结构组成。所提出的方法适用于解决航天器以及工程机械结构中的连接结构、连接部件的参数识别问题。