主被动电磁式动力吸振器及其在桁架振动控制中的应用

航天器中使用的轻质柔性桁架结构受到外扰时会产生振动,使安装其上的有效载荷不能正常工作。为此,提出了一种基于主被动电磁式动力吸振器的柔性结构振动控制方法。首先设计了动铁式结构的主被动电磁式吸振器,并对吸振器的磁场分布和膜片弹簧进行了有限元分析,其次研制了吸振器的原理样机,通过性能测试验证了设计的合理性。最后利用所研制的动力吸振器对三棱柱桁架结构进行了振动控制实验,实验中主动控制算法采用ADC控制。实验结果显示：吸振器对桁架一阶共振模态的被动抑振效果达50.83%,采用主动控制后,吸振器对共振和非共振模态的振动控制效果分别达到96.30%和81.40%。     

振动系统在不可测干扰作用下的主动控制研究

基于模态控制理论,利用优化特征值配置和稳定性理论等技术,提出阻尼性振动系统在不可测外扰作用下主动控制的一种设计方法,实验结果表明,对于低频振动系统,采用该方法设计控制系统可有效地降低系统的振幅,取得满意的控制效果。     

基于Stewart平台的空间挠性体振动复合控制

针对在空间大型挠性体表面布置压电驱动器控制挠性振动时,存在驱动力不足、驱动器安装困难等问题,提出一种在空间挠性体根部安装Stewart平台来控制挠性振动的方法。同时考虑Stewart平台动力学模型和空间挠性体动力学模型的不确定性,建立以Stewart平台跟踪误差和挠性体模态位移为状态量的复合动力学模型。利用LQR(linear quadratic regulator)控制方法设计复合动力学模型的控制律,获得Stewart平台的期望位姿,然后设计Stewart平台运动的滑模控制器,以跟踪期望位姿,实现对挠性体的振动控制。对大型挠性太阳阵进行复合控制仿真研究。结果表明,所采用的基于Stewart平台的空间挠性体振动复合控制方法能够有效抑制太阳阵的挠性振动。     

挠性桁架式卫星低频振动抑制研究

针对空间挠性桁架的低频振动抑制问题,提出串联松弛型阻尼器的方案。建立集成松弛型阻尼器的桁架结构有限元模型,通过仿真分析机动工况和稳态工况下采用阻尼器抑制桁架结构振动的效果,研究阻尼器参数以及布局对振动抑制效果的影响,获取阻尼器的最佳参数值及安装位置。结果表明安装阻尼器后,机动工况下桁架末端位移幅值10 s内衰减70%以上,稳态工况下共振峰降低80%以上,抑制振动效果较好。该研究为大型挠性部件的振动抑制提供新的思路,对实际工程具有指导意义。     

基于立方体STEWART的微振动主动控制分析与实验

采用立方体结构隔振平台,它具有各向同性以及轴向运动解耦等特点。对立方体Stewart平台分别进行运动学和动力学分析,获得杆长与平台姿态的雅克比矩阵,揭示平台振动传递特性。采用压电叠堆为主动控制单元,设计立方体Stewart主动隔振平台,并通过实验测定平台主动杆在5~120Hz频带内的输出特性,通过实测数据修正理论分析得到的雅克比矩阵。结合Fx-LMS主动控制算法,对基础干扰进行主动抑制,实验结果表明,在5~120Hz范围内,对于单频干扰,平台可实现30 dB抑制效果。     

一类输出时滞系统的振动主动控制方法研究

为实施一类受复杂外扰作用结构系统的低频振动控制,相应的控制系统需引入高阶低通滤波器来消除输出测量中的噪声和高频干扰,以避免观测溢出,从而形成了含输出时滞的受控振动系统.为补偿该类滤波器带来的时滞影响,提出了考虑输出时滞的最优控制方法.首先采用Moore-Penrose广义逆求解方法将含有输出时滞的系统方程转换为对应的输入输出描述形式;然后利用扩维方法将含时滞的系统转换为不显含时滞的系统,并采用传统的LQ方法设计相应的控制律.最后以实际风洞测力试验模型的低频主动减振为研究背景,进行相应的数值仿真和实验验证.结果表明,该方法能有效抑制这类输出时滞系统的低频振动.同时确保输出信号中的高频成分和噪声干扰得到很大程度的衰减,有效避免了控制器的观测溢出问题.     

用于微振动控制的主动隔振单元的研究

利用空气弹簧低频减振特性良好的特点,提出了一种用于微振动控制的主动隔振单元,并利用该隔振单元构建了6自由度减振平台系统,建立了系统的运动微分方程式,并对系统在最优控制下的性能进行了仿真和实验研究,结果表明:所提出的主动隔振单元构建的减振平台减振效果高达了20 d B左右,不仅对中高频扰力具有良好的隔振效果,而且对低频和超低频扰力能进行有效的隔振,对精密制造和测量具有很重要的意义。     

智能桁架结构振动的仿人智能控制

为了研究高效实用的智能结构控制方法，将仿人智能控制（HSIC）应用于带压电作动器的空间桁架结构的振动主动控制，针对其稳定性差的缺点，提出包括模糊控制策略在内的三种改进方法。在Simulink中对三棱柱智能桁架结构的振动控制进行了仿真，并在MATLAB／dSPACE综合实验环境下进行了多种激励条件下的物理仿真实验。仿真和实验均使结构的一阶振幅迅速降低90％以上，对高阶频率的振动控制也取得满意的效果，表明HSIC能更快地控制结构振动，改进后的HSIC较好地解决了控制过程中快速性、精确性与稳定性之间的矛盾。     

基于NES的空间桁架结构被动减振研究

该文利用等效方法将由众多杆件构成的、离散的空间直线式桁架等效为连续梁,对等效梁附加NES(非线性能量阱)的桁架结构进行瞬态减振研究。通过等效方法将梁式桁架结构建模为等效线性连续系统(有限长度梁),并用有限元模型对其进行了验证。建立了含NES附件的等效悬臂梁的振动控制方程,并采用伽辽金法进行离散,分别分析了附加和不附加NES附件的梁在外激励下的横向振动位移响应。通过计算NES附件附着在结构的不同位置条件下的外激励响应,研究了NES对结构的振动抑制作用。此外,还研究了不同质量的NES附件在不同位置时结构的外激励响应,得到了NES附加质量对减振效果的影响。从结果可以看到,NES附件可以减弱X型桁架在瞬态激励作用下的响应,且当NES附件的质量增加时,系统的振动振幅下降更快,NES附件的能源消耗效率更高。同时还对比了NES被动减振和线性刚度阻尼减振器(TMD)的减振效果。结果表明,在附加NES的结构中,在激励发生后的5 s左右时,结构振幅的衰减就达到了可观的程度,振幅下降的趋势更为陡峭,体现了NES优于线性刚度阻尼减振的良好减振效果。并通过实验验证了不同质量的NES附件的衰减效果,在梁的自由端施...     

漂浮基柔性空间机械臂关节运动增广变结构控制及柔性振动主动抑制

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基柔性空间机械臂系统基于混合轨迹的关节运动增广变结构控制,该控制方案能够同时主动抑制柔性杆产生的振动.基于一般期望轨迹的增广变结构控制仅能完成渐近解耦的关节空间轨迹追踪,并不能抑制柔性杆的振动;为了对柔性振动模态进行主动控制,使用虚拟控制力的观念生成了同时反映关节期望轨迹和柔性...     

Calculation of a transient in a two-pole network with a thermistor

An analytical expression is derived which describes the variation of the thermistor temperature during a relay-effect transient process following an instantaneous change in the supply voltage in an R — R_T two-pole network.Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 38, No. 3, pp. 465–472, March, 1980.     

Interaction between a liquid and a cylindrical body touching a wall

An exact solution is obtained for the problem of interaction between the ideal liquid homogeneously moving at infinity and streamlining a round cylinder touching a solid wall.     

Stress analysis of a strip with a step and a crack

Stress analysis for a strip of which widths are different at the right and left handsides is carried out for before and after occurrence of a crack at a corner of a step. The strip is analyzed as a thin plate bending problem subject to transverse bending and torsion, and as a plane eleastic problem subject to bending in the plane and uniaxial tension. The rational mapping function of a sum of fractional expressions and complex variable method are used. Stress distribution and stress intensity factors are obtained.     

Imaging a point to a line with a single spherical mirror

Methods for imaging a single point source to a line image are discussed, and a design study of single spherical mirror systems that form aberration-free line images is presented. An expression forthe ray density along the line image is derived for such systems in the cases of (i) uniform beam profiles and (ii) Gaussian beam profiles. The resulting ray density profiles are illustrated for single spherical mirror systems over a wide range of design parameters.     

Influence lines for bending under a ring load of a free shell,a shell embedded in a soft medium and a shell containing a soft core

Summary Theoretical expressions for stresses and displacements have been derived for bending under a ring load of a free shell, a shell embedded in a soft medium, and a shell containing a soft core. Numerical work has been done for typical cases with anElliot 803 Digital Computer and influence lines are drawn therefrom.

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Einflußlinien für die Biegung einer freien Schale, einer Schale in einer weichen Bettung und einer Schale mit weichem Kern

Zusammenfassung Für die Biegung einer freien Schale, einer weich gebetteten Schale und einer Schale mit weichem Kern unter einer Ringlast werden Ausdrücke für die Spannungen und Verschiebungen hergeleitet. Die Ergebnisse wurden für einige typische Fälle mit einem DigitalrechnerElliot 803 numerisch ausgewertet. Die sich ergebenden Einflußlinien wurden graphisch dargestellt.

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Nomenclature A (),B () Functions of - a, t Mean radius and thickness of the shell - E _S , _S Young's modulus andPoisson's ratio of the shell - G _c , _c Shear modulus andPoisson's ratio of the casting or core - I ₀ (r),I ₁ (r) ModifiedBessel functions of the first kind and order zero and one respectively - K ₀ (r),K ₁ (r) ModifiedBessel functions of the second kind and order zero and one respectively - p Ring load, lb/in - U, W Displacement components in the casing or core in thez andr direction - u, w Displacement components of a middle surface point in the shell - _r , _rz Radial and shearing stress components - Independent variable of infinite integrals - k [3(1–S ²)a ²/t ²]^1/4 With 13 Figures     

Linear heat transfer in a flow around a cylinder or a sphere

It is shown that the relation between the Nusselt and Reynolds numbers determined by the Reynolds analogy is linear with self-similarity of the hydrodynamic resistance coefficient.Special Design and Technology Office Element, Odessa, Ukraine. translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 68, No. 3, May–June, pp. 395–396, 1995.     

Interaction between a cylindrical shell in a fluid and a pulsating bubble

The dynamic behavior of a cylindrical fluid-immersed shell in a pressure wave initiated by a pulsating vapor-gas bubble that develops as a result of the action of laser radiation on the absorbing medium (metal) is examined experimentally and theoretically. The results of the experiments suggest that the amplitude of the shock wave that develops as a result of complete or partial vaporization of the absorbing medium is appreciably smaller than the amplitude of the waves due to pulsations of the bubble that is formed. Experimental data on the pattern of structural deformation are confirmed by calculations. The effect of load simulation on the behavior of the shell is established according to computational data.Translated from Problemy Prochnosti, No. 6, pp. 116–120, June, 1990.     

Resistance of a sphere in a slow flow of a viscoelastic fluid

The authors have obtained an approximate solution of the problem of the resistance of a rigid sphere in a slow flow of a Maxwell viscoelastic fluid that is in good agreement with experimental data [1] for Weissenberg numbers We ≤ 0.7. It is shown that the effect of a decrease in the coefficient of resistance of a sphere in the interval 0.1 ≤ We ≤ 0.7 established experimentally is determined in full measure by the linear viscoelastic properties of the Maxwell fluid. Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 71, No. 6, pp. 1138–1140, November–December, 1998.