刚柔耦合机械臂的滑模预测振动控制研究

针对刚柔耦合机械臂动力学模型的非线性、强耦合、时变问题,提出一种滑模预测控制方法可有效降低柔性臂的末端振动,同时提高末端轨迹跟踪性能和运动精度。首先采用输出重定义法得到柔性臂末端的观测量,将内动态子系统转换为零动态子系统,抑制柔性臂末端的振动;预测作为跟踪误差及其高阶导数组合的滑模面,将滑模面引入到预测控制的二次性能指标中,根据预测模型预估系统未来的输出,消除末端控制误差,并通过稳定性分析论证控制器的稳定性。最后通过仿真和实验验证该方法的有效性,证明其可提高刚柔耦合机械臂的运动精度。     

结构振动的独立模态和耦合模态的组合控制

基于模态空间控制的基本原理，提出了一种将独立模态控制与耦合模态控制相结合应用于结构振动主动控制中，得以利用两者的优点而使控制更加有效和稳定的方法。利用该组合控制法，可实现在一个控制过程中实时跟踪主被控模态的变化从而对其实施独立模态控制以达到有效地抑制结构的主要振动。而对其它非主控模态则实行耦合模态控制。这样，可使控制系统的稳定性提高、减少作动器／传感器的数量、降低控制能耗，并能在不同的激励下达到最佳的控制效果。     

基于LQR的车体与车下设备耦合振动控制及共振效应研究

提出一种在车体和车下设备之间进行主动减振控制的改进方法,该方法主要采用线性二次型最优控制策略和优化技术.首先用扫频法确定车体与车下设备的低阶耦合共振频率为8.2 Hz.然后分别在同步正弦和延迟随机激扰下求解最优控制参数.发现以时域性能为目标时,时域响应幅值能显著降低,但只能在耦合共振频率附近降低振动能量.为克服这一不足...     

刚柔耦合列车半主动悬挂参数自调整模糊控制

为抑制刚柔耦合列车模型车体横向振动,在ANSYS中建立车体有限元模型并将模态中性文件导入ADAMS/Rail,建立考虑车体横向弹性振动的刚柔耦合列车动力学模型,分析弹性振动对车体运行平稳性的影响。提出以车体前后两端横向振动加速度为反馈,采用参数自调整模糊控制对车体前后横向加速度进行双闭环独立控制。联合仿真结果表明,柔性车体的横向振动显著大于刚性车体的横向振动,通过必要的半主动参数自调整模糊控制,有效的降低车体横向振动,获得相比于普通模糊控制更优的控制效果。     

基于模态控制法的振动主动控制试验研究

根据模态控制法的思想,直接对被控制对象的模态振型进行控制,最终达到减小传递到基础上的振动的目的。试验结果表明,所要控制的模态振型得到控制,被控结构向基础传递的振动减小。     

基于流固耦合的卡车油箱振动特性研究

卡车油箱在使用过程中,存在因振动产生本体及焊缝开裂的问题。针对某400 L卡车柴油油箱,基于流固耦合理论,运用ANSYS软件分析油箱的振动特性。锤击法模态试验和仿真模态分析结果,仿真与试验测得的结构模态参数数据误差最大为13%,仿真的准确性得到验证。油箱结构自由状态下计算得到的前6阶固有频率略大于油箱安装状态下的固有频率,油箱固有频率会随着液体含量的增加而降低。油箱的固有频率在液体量从0到100 L以及300到400 L这两阶段变化明显。油箱充液比低于1/2时,油箱结构的各阶固有频率均高于危险区域的频率,不会产生共振。充液量大于3/4时固有频率接近于30 Hz的标准规定值,存在共振风险。油箱设计时,应优化油箱的结构,使其在充满液量时也能避开30 Hz标准值,更为安全。     

刚柔耦合齿轮三维接触动力学建模与振动分析

基于多体动力学理论和迟滞接触动力学方法,提出了刚柔耦合齿轮三维接触动力学模型和动力学分析新方法.考虑轮齿与轮体间的相对柔性变形,啮合齿对间球-面三维动态接触和齿轮几何参数等因素,通过离散齿廓渐开线获得了齿面的离散接触面,从而建立了齿轮啮合传动动力学模型.通过数值求解与仿真分析,研究了单侧齿面接触、双侧齿面接触和刚柔耦合特性对齿轮啮合传动特性的影响规律,获得了啮合轮齿全齿面接触冲击力,力矩和角速度等齿轮啮合传动的动态响应特性.研究表明:新方法和动力学模型更真实地模拟了齿轮啮合传动的齿轮柔性变形和接触冲击等振动响应特性.该方法和数值计算结果为齿轮啮合传动和齿轮系统动力学研究提供了理论指导和参考数据.     

考虑车架柔性的刚柔耦合汽车平顺性分析

应用有限元对某SUV轿车车架进行模态分析,在此基础上,基于多体动力学理论应用ADAMS/Car软件建立考虑车架柔性的刚柔耦合整车多体动力学模型。对车身质心垂向加速度、悬架动行程和轮胎动位移进行分析,并与多刚体模型的仿真结果进行比较。研究结果表明：考虑车架柔性的刚柔耦合模型的车身垂直加速度功率谱密度比刚体模型降低14.7 %,悬架动行程增大27.1 %,轮胎动行程减小14.8 %;车架柔性对车身主频影响很小,但对车身20 Hz以上振动频谱影响较大。     

刚柔耦合稳定杆模型对悬架侧倾刚度影响分析

为了准确分析车辆的侧倾稳定性能,通过HyperMesh和ADAMS/Car联合仿真,建立非线性梁稳定杆子系统模型和柔性体稳定杆子系统模型.对搭建两种不同子系统模型的悬架系统,进行双轮反向激振试验.结果表明:装配有刚柔耦合的柔性体稳定杆子模型的悬架系统,在ADAMS仿真分析中,仿真数据更接近实车性能,说明刚柔耦合稳定杆模...     

基于Galerkin截断的薄膜-床面耦合振动响应分析

将废塑料薄膜进行分选回收是目前最为高效节能的塑料垃圾处理方式,废旧塑料薄膜及床面的振动会直接影响分选的效率。提出了将薄膜模型和床面模型结合建立薄膜-床面耦合系统动力学模型的方法。并通过受力分析,利用Galerkin截断将床面的变形表达为模态函数的线性组合,建立了薄膜-床面非线性耦合振动微分方程。研究了不同截断阶数对薄膜-床面耦合非线性振动动态响应的影响,确定了保证薄膜-床面耦合系统振动收敛性的Galerkin截断阶数。通过床面位移响应对此方法进行了验证和对比,结果表明Galerkin截断法适用于求解耦合系统振动分析,且计算速度较快。     

大坝升船机－承船厢耦合振动被动与半主动控制

大坝升船机是利用机械装置升降船舶使之快速过坝的重要通航建筑物。承船厢是引导船舶过坝的载体,是大坝升船机的核心设备。由于承船厢的体形与质量巨大,在地震作用下将与升船机塔柱之间发生复杂的耦合振动。以三峡大坝升船机为工程背景,利用动力等效原理,将传统的升船机三维板壳有限元模型简化为三维杆系有限元模型;通过静力缩聚建立适用于升船机结构耦合振动分析的数值模型,验证对升船机塔柱和承船厢耦合振动进行控制的必要性;讨论弹簧、黏滞液体阻尼器和磁流变液阻尼器三种连接装置对地震作用下结构耦合振动的控制效果。计算结果显示,与被动控制装置相比,采用合适半主动控制策略的磁流变液阻尼器具有更好的减振效果,在实际工程中有着广阔的应用前景。     

轴-板耦合系统振动主动控制

在推进轴系中,轴系横向振动通过轴承传递至壳体结构并诱导其产生声辐射。为降低壳体声辐射,采用主动作动器抑制轴系横向振动传递。不失一般性,基于哈密顿原理建立轴-板耦合系统动力学模型,对该系统进行功率流分析,识别振动传递主要路径。通过数值仿真,计算该系统的干扰通道和控制通道频响函数,研究该控制方案可行性。采用自适应控制算法,计算主动作动器对板振动抑制效果。仿真结果表明,控制后轴通过轴承向板流入的功率减小,轴-板耦合系统中的功率流方向改变,并且板振动通过主动控制被有效抑制。     

基于ADAMS的码垛机器人动力学刚柔耦合分析

目的 为了更全面地了解码垛机器人的动态性能,分析码垛机器人臂部变形对其运动精度的影响.方法 以ABB的IRB760型机器人为分析对象,运用Lagrange法计算得到其刚柔耦合动力学模型,然后运用ADAMS软件对机器人在一个工作周期内的运动过程,分别进行刚体动力学仿真和刚柔耦合动力学仿真.结果 机器人末端执行器柔性仿真的速度曲线与刚性仿真的速度曲线基本相同,在运行过程中速度变化平稳连续,无突变,而位移曲线机器人运行状态改变时有区别,柔性仿真的加速度波动较大.结论 码垛机器人臂部柔性变形对机器人的运行精度及稳定性影响较大,采用刚柔耦合方法可以更加准确地分析码垛机器人的运行状态.     

基于刚柔耦合仿真的集装箱车体振动疲劳分析

为了分析结构振动对疲劳寿命的影响程度,提出了一种基于刚柔耦合仿真的振动疲劳分析方法。利用柔性体接口处理技术对策（ITTS）,建立刚柔耦合系统模型,其中,柔性体在动约束作用下能够形成具有相关模态振动特征的弹性振动。应用基于子结构模态综合法（CMS）的动应力恢复方式,进行危险点动应力与模态振动的相关性分析和动应力变化的幅频统计对比,以确定疲劳性质及振动影响程度。结合集装箱平车垂向加速度偏大问题,利用两种柔性车体模型：模态质量和附着质量车体模型,确定了车体在斜楔摩擦粘-滑振动作用下形成了具有2阶垂向弯曲模态振动特征的弹性振动。根据危险点动应力的模态相关性分析和幅频统计对比,集装箱地脚的垂向纵向约束力是造成大幅值循环应力出现的主要原因之一,而结构振动对疲劳寿命的影响程度约为（20-25）%。     

一类动量交换刚柔耦合系统的鲁棒减振跟踪

提出鲁棒减振跟踪控制方法对一类刚柔耦合系统进行角位移跟踪控制,同时避免激发柔性部件的长时间振动。在推导动量交换刚柔耦合系统数学模型的基础上得到传递函数矩阵,将柔性部件对应的传递函数、角位移跟踪误差、控制量均引入控制目标函数,并将该控制器综合问题转化到H∞优化框架。该方法不需引入额外作动器,在实现中心刚体角位移快速跟踪的同时,避免了柔性部件振动被长时间激发以及控制量过大等弊端。仿真算例验证了方法的有效性。     

船舶主机-双层底耦合振动模态综合研究

当前船舶机舱局部动力分析中,以集中质量点模拟主机不能准确反映主机振动对双层底的影响,而建立详细的主机实体有限元模型则其自由度数目庞大、计算成本过高。为解决此类问题,在主机-双层底耦合系统振动分析中引入模态综合法。分别以主机、双层底有限元模型为对象,通过MATLAB编程实现主机和双层底的模态综合,可获得阶数显著降低的主机-双层底耦合系统质量矩阵、刚度矩阵。计算结果表明,固定界面模态综合法的引入不仅能够准确地反映主机-双层底的耦合振动特性,解决主机详细建模带来的计算成本过高的问题,而且还可以方便地应对双层底结构的修改,避免主机模态的重复计算。     

基于ADAMS与Ansys的凸轮连杆长摆臂系统的刚柔耦合分析

目的研究柔性长摆臂对包装机械凸轮系统的影响,为验证凸轮系统的设计是否满足要求提供一种直观的方法。方法以糖果包装机械中常用的凸轮系统为研究对象,通过Solid Works建立凸轮系统三维模型,通过Ansys建立柔性体的中性文件,二者相结合创建刚柔耦合分析模型,在ADAMS下对系统进行仿真,获得相应实际位移输出曲线。结果在考虑两摆臂为柔性体的情况下,上下冲杆同步段之间的距离有一定的波动,且最大变化为2~3 mm。结论考虑到柔性体对凸轮系统的执行构件影响不大,可在执行件上布置胶垫,避免夹持中糖果被夹碎。     

主动振动控制中PPF＋PD的应用

研究利用PPF（Positive Position Feedback）和PD（Proportional-Derivative）相结合的方法对悬臂梁进行主动振动控制。理论分析表明：采用PPF和PD相结合对梁进行振动控制优于单独使用PPF对悬臂梁的振动控制;利用根轨迹以及作动器结构频率和系统特征根实部的关系对该方法的相关参数进行优化;比对悬臂进行主动振动控制仿真,结果表明：该方法的控制效果要比PPF方法的效果好,且参数优化过后,控制效果得到进一步改善。     

动力吸振器在电动机振动控制中的应用

某舰船泵用电动机运转时,在安装基础上产生了较大的振动。有限元仿真计算和模态试验发现,安装基板上存在的250 Hz及400 Hz的弯曲模态产生较明显的共振。针对此2阶共振频率设计阻尼式动力吸振器,通过“设计-标定-修正”,使动力吸振器达到所设计的频率。在实机上进行了安装测试,结果表明应用该动力吸振器后电动机安装基板上的振动降低了约7 dB,作用效果明显。     

L型耦合板模型振动响应统计方差分析

为探究统计能量分析法的有效性,以L型耦合板结构为研究对象,建立功率流平衡方程,计算扰动情况下耦合板的振动平均响应,对系统的振动响应结果进行统计方差分析.结果表明:频率(模态重叠因子)的升高导致振动响应平均值的方差逐渐减小,其95％置信区间覆盖范围逐渐趋于零;对于振动响应的表达方式,低频段应使用平均值及95％置信区间的形...