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.     

随机失谐星载天线振动局部化的统计特性分析

为了研究随机失谐对星载天线结构动力学特性的影响,本文建立了径向肋天线结构的集中参数模型,基于Monte Carlo数值计算方法研究了随机失谐天线的模态局部化与受迫振动响应局部化的统计特性。研究结果表明:失谐强度增大会使结构的各阶共振频率范围变宽,从而使结构发生共振的危险机率增大;失谐强度增大或耦合刚度减小都会使结构的模态局部化程度增大,其中质量失谐对高阶模态振型影响较大,而刚度失谐对低阶模态振型影响较大;失谐限制了天线结构中振动能量的传播,适当增大径向肋间的耦合刚度会使原本限制在少数径向肋上的振动能量均匀传播到所有肋上。     

基于摄像测量法的在轨柔性结构模态参数辨识

针对在轨传感器布置困难的问题,提出一种利用数字摄像测量技术对在轨大型柔性结构进行模态参数辨识的方法。阐述了三维动态重构技术、相机标定算法和像素点特征提取算法原理。利用一类柔性星载天线模型进行了地面试验,采用高速数字摄像机记录模型的自由振动响应过程,并从采集的图像序列中提取给定测点的位移振动数据,通过特征系统实现法（ ERA）辨识星载天线模型的前5阶固有频率、阻尼比等模态参数。结果表明,数字摄像测量方法可以在满足在轨测试设备简单要求的同时,有效地辨识柔性天线的在轨模态参数。     

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.     

机枪振动主动控制技术研究

目的　利用压电传感器和作动器主动控制技术解决机枪射击时的振动问题． 方法　采用智能结构的原理和方法, 对压电元件用于机枪结构振动控制的有关问题进行了研究． 结果　建立了机枪身管压电结构机电耦合动力学模型, 导出了控制方程, 给出了振动控制仿真结果． 结论　智能结构主动控制技术可以有效地抑制机枪射击时的振动响应, 提高射击密集度     

叶轮机失谐叶片流固耦合颤振高效分析方法

直接流固耦合算法耗时极大,因此传统的失谐叶盘结构系统颤振研究一般将气动力忽略或将其当成小扰动。为了快速、准确分析叶轮机失谐叶片的颤振特性,基于气动力降阶模型提出了一种高效的叶轮机失谐叶片流固耦合分析方法。该方法利用系统辨识技术和一些基本假设来构建叶栅非定常气动力降阶模型,并在状态空间内耦合结构运动方程,得到气动弹性模型,通过改变部分叶片的结构参数来研究失谐对系统流固耦合颤振稳定性的影响。针对STCF 4算例,该方法计算得到的响应结果和直接CFD的结果吻合良好,但计算效率却提高了近2个数量级。运用该方法研究叶排系统的刚度失谐,通过求解气动弹性矩阵的特征值快速获得了系统的稳定性特征。结果表明,刚度失谐可以明显改善系统的颤振稳定性,也会导致模态局部化。失谐方式、失谐量和流固耦合作用对失谐后系统的颤振稳定性都有明显影响。     

汽轮机失谐叶盘局部化振动试验研究

针对汽轮机叶盘系统由于失谐将产生局部化振动问题,搭建了失谐叶盘系统,对不同工况失谐叶盘系统进行固有频率和振型测量。结果表明:随着失谐量增加,叶盘系统的固有频率下降,失谐量越大,频率下降越明显;在节线数时,出现一边的振动失谐变化最明显,振动区域发生改变;在节线数时,在轮盘上的节经线变化明显,发生一定弯曲。因此,在制造汽轮机的叶轮时,应避免应力集中导致叶轮裂纹及损坏,保持轮盘平衡孔数为奇数。     

基于Lyapunov理论的卫星大挠性太阳能帆板分布式自适应振动抑制控制方法

提出了一种分布式自适应振动抑制控制方法,有效抑制了卫星大挠性帆板在轨振动问题。考虑作动器和传感器的安装位置对控制效果的影响,通过分析邻接子模块之间振动和输出力的耦合影响,基于Lyapunov理论设计了完整的分布式自适应控制器。仿真结果表明,在外界持续干扰等情况下,本文设计的分布式控制系统与基于线性二次型调节器（LQR）的分布式控制方法相比抑振时间缩短了40%,与集中式控制方法相比抑振时间缩短了50%,得到了更良好的在轨抑振效果,对于卫星的稳定运行具有重要意义。     

基于线性二次型最优控制在结构振动控制中的研究

动力设备在工作过程中引起的振动对设备运行的可靠性、安全性及周围环境都会产生重要影响,因此寻求抑制振动有效控制方法具有重要意义。本文介绍了线性二次型（LQR）最优控制方法,以三层振动体为研究对象,采用数值计算和仿真相结合的方法,分析探讨了线性二次型最优控制在振动控制中的明显优势。     

叶盘结构受迫振动响应特性和主动失谐技术实验研究

文章开展了失谐叶盘结构受迫振动响应特性及叶片主动失谐技术的实验研究.基于12叶片谐调叶盘结构的叶尖质量调节方法,分别实现了两组典型的叶片随机失谐形式和两组典型的叶片主动失谐形式,在叶片根部施加行波激振力,对随机失谐叶盘结构的受迫响应振动局部化进行了实验研究,并初步验证了叶片主动失谐技术对随机失谐的抑制能力;总结了失谐对叶盘结构受迫振动响应特性的影响规律,实验结果与有限元仿真结果吻合较好.     

Study on LQR control algorithm using superelement model

The conventional linear quadratic regulator(LQR) control algorithm is one of the most popular active control algorithms.One important issue for LQR control algorithm is the reduction of structure's degrees of freedom(DOF). In this work, an LQR control algorithm with superelement model is intended to solve this issue leading to the fact that LQR control algorithm can be used in large finite element(FE) model for structure. In proposed model, the Craig-Bampton(C-B) method, which is one of the component mode syntheses(CMS), is used to establish superelement modeling to reduce structure's DOF and applied to LQR control algorithm to calculate Kalman gain matrix and obtain control forces. And then, the control forces are applied to original structure to simulate the responses of structure by vibration control. And some examples are given. The results show the computational efficiency of proposed model using synthesized models is higher than that of the classical method of LQR control when the DOF of structure is large. And the accuracy of proposed model is well. Meanwhile, the results show that the proposed control has more effects of vibration absorption on the ground structures than underground structures.     

控制受限的挠性航天器大角度机动变结构控制

考虑刚性主体上带有挠性梁的航天器,在建立挠性系统动力学模型的基础上,基于"喷气-飞轮"执行机构工作模式,设计了简单易行的滑模变结构控制策略进行大角度机动控制.通过最优控制理论设计弹性稳态器,抑制由于刚体运动而激发的弹性振动.实现了旋转机动的同时,有效抑制了弹性振动.     

基于LQR控制算法的建筑结构最优主动控制

以含主动控制系统的框架结构为研究对象,根据振动控制理论和线性二次型(LQR)最优控制算法,建立仿真模型,推导系统微分运动方程,确定控制系统参数,设计控制力,研究建筑结构减震情况。以一栋8层框架结构为仿真实例,计算结果表明,本文方法减震效果良好。     

基于遗传算法权值优化的汽车悬架最优模糊控制

结合车辆非线性主动悬架系统数学模型,首先设计出悬架系统的线性二次型整定（LQR）最优控制器,其中控制器的加权系数利用遗传算法优化搜索获得,然后设计悬架系统的模糊控制器,进而开展LQR最优控制、模糊控制以及两者并联结合的复合控制方法对比研究．利用遗传算法对加权系数进行搜索优化,可有效解决传统LQR控制器加权系数不易确定的问题．该复合控制方法可获得相比单一控制方法更优的悬架系统控制效果,在车辆不同行驶工况条件下,能进一步降低车身垂直振动加速度、悬架动挠度和轮胎形变,明显提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性．     

Robust control of exciting force for vibration control system with multi-exciters

Due to the dynamical character of electromagnetic exciter and the coupling between structure and exciter(s),the actual output force acting on the structure is usually not equal to the exact value that is supposed to be,especially when multi-exciters are used as actuators to precisely actuate large flexible structure.It is necessary to consider these effects to ensure the force generated by each exciter is the same as required.In this paper,a robust control method is proposed for the multi-input and multi-output(MIMO)structural vibration control system to trace the target actuating force of each exciter.A special signal is designed and put into the coupled mul-ti-exciter-structure system,and the input and output signals of the system are used to build a dynamic model involving both the dynamical characters of the exciters and the structure using the subspace identification method.Considering the uncertainty factors of the multi-exciter/structure system,an H-infinity robust controller is designed to decouple the coupling between structure and exciters based on the identified system model.A MIMO vibration control system combined with a flexible plate and three electromagnetic exciters is adopted to demonstrate the proposed method,both numerical simulation and model experiments showing that the output force of each exciter can trace its target force accurately within the requested frequency band.     

摆式电涡流TMD-钢框架结构的耦合计算方法与减震分析

摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器,多用于人致振动和风振控制,较少应用抗震工程,也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μ_m,根据摆式电涡流TMD的力学特性,提出一种基于联合仿真的耦合计算方法,根据现行建筑抗震设计规范,分别建立了5、10、20层钢框架结构模型,设计了5组不同μ_m的摆式电涡流TMD,并采用提出的耦合计算方法,对摆式电涡流TMD钢框架结构模型进行了动力时程分析,得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μ_m的关系曲线,并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明：提出的耦合计算方法可行且有效,摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应,当μ_m为3%时较为合理。其中,20层钢框架结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小26.5%、20.9%、4.3%、7.3%。     

基于遗传算法和LQR的主动动力吸振器优化

动力吸振器作为抑制特定频率范围内结构物过大振动的有效装置,一直是理论研究和工程应用中的热门课题.本文针对在工作环境比较复杂噪声信号较多的情况下,在频域时域内分别采用遗传算法和LQR的控制方法,对主动动力吸振器进行了优化,数值计算结果表明,说明经过遗传算法优化,再经过LQR的控制系统能较好的适应噪声信号较多的情况.