Finite element modeling and feedback control of piezoelectric smart structures

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙ ,ｌａｒｇｅｓｉｚｅ ,ｌｏｗｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｂｅ ｃｏｍｅｔｈｅｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｖａｒｉｏｕｓａｅｒｏｓｐａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ,ｔｈｅｖｉ ｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅｕｒｇｅｎｔｐｒｏｂ ｌｅｍ .ＴｈｅｉｄｅａｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰａｓｓｉｖｅａｎｄＡｃｔｉｖｅＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ (ＩＰＡＶＣ)ｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｂｙＮｅｕｂｅｒｔｉｎ 1993[1] …     

Vibration transmissibility characteristics of smart spring vibration isolation system

The objective of this work was to study the vibration transmissibility characteristics of the undamped and damped smart spring systems. The frequency response characteristics of them were analyzed by using the equivalent linearization technique, and the possible types of the system motion were distinguished by using the starting and ending frequencies. The influences of system parameters on the vibration transmissibility characteristics were discussed. The following conclusions may be drawn from the analysis results. The undamped smart spring system may simultaneously have one starting frequency and one ending frequency or only have one starting frequency, and the damped system may simultaneously have two starting frequencies and one ending frequency. There is an optimal control parameter to make the peak value of the vibration transmissibility curve of the system be minimum. When the mass ratio is far away from the stiffness ratio, the vibration transmissibility is small. The effect of the damping ratio on the system vibration transmissibility is significant while the control parameter is less than its optimal value. But the influence of the relative damping ratio on the vibration transmissibility is small.     

机载天文导航系统中振动对导航精度的影响

针对平台式机载天文自主导航系统载体振动对导航系统定位精度的影响问题,理论分析了载体对导航平台影响的振动形式,给出振动角位移是主要影响量的结论。研究了天文导航系统的单星定位导航建模思路,根据振动角位移的特点给出了角位移补偿中近似坐标转换矩阵。设计了振动实验,建立了定位模型,给出了载体振动主要以角位移的形式将误差传递给导航系统平台。试验结果表明:振动角位移带来的误差为天文导航定位的主要影响因素,X、Y轴200″的轴向振动角位移带给天文导航系统的定位误差近似为600 m。     

机器人导航中振动检测传感器的设计与改进

针对采用传统方法进行振动检测传感器数据采集时存在的谐振失真问题,提出基于32通道VXI总线技术和阵列信号处理的机器人导航振动检测传感器改进设计方法,并对系统进行了总体设计和功能模块分析.通过均匀线列阵分布模型对检测到的振动信号进行阵列信号处理和波束形成分析,并结合32通道VXI总线数据采集技术和PXI总线数据回放技术,进行了系统模块化设计和集成.结果表明,改进的振动检测传感器系统具有较好的数据采集和信号处理能力,为机器人导航提供了准确的参量数据和控制信号输入.     

谐波驱动并联机器人的加速度反馈抑振控制

研制出一种结构紧凑、简单实用的平面并联机器人系统,采用谐波传动并且在其输出端位置反馈的驱动与控制形式,提高机器人系统的位置分辨率和定位精度;基于机器人驱动关节加速度反馈控制,抑制因系统高速运动引起的弹性振动,对机器人系统进行了数值仿真与实验研究,与不具备加速度反馈时的情况相比较,证明了该控制策略的可行性和有效性。     

景区智能空间下的实时景点推荐技术

针对景区景点推荐不能满足游客个性化及实时性的要求,在景区智能空间条件下提出一种实时景点推荐技术,该技术通过上下文感知来获取动态信息,结合景点实时个性化推荐算法为游客提供景点推荐服务.通过实验说明所提出的实时景点推荐技术的可行性.     

捷联/天文/多普勒组合导航技术在舰船导航中的应用

为了提高舰船组合导航精度与可靠性,针对其特殊应用场合,将天文导航系统提供的位置和姿态信息、多普勒速度声纳提供的舰船速度信息与捷联导航系统进行信息融合,分析了捷联惯性导航系统、天文导航系统和多普勒导航系统的原理,分别建立了组合导航系统信息融合状态方程和量测方程,并对组合导航系统进行了系统仿真实验,实验结果表明,模糊自适应Kalman滤波器收敛速度快,具有一定的容错能力,在天文辅助捷联组合导航系统中可以有效地提高水面舰船组合导航系统的精度.     

VxWorks操作系统在振动台测控系统中的应用

针对振动台测控系统应具有实时处理多任务能力的问题,提出把抢占式实时操作系统VxWorks引入测控系统,并分析了其必要性.介绍了VxWorks操作系统的优点和S3C4510B的特点与结构,并根据具体的系统来建立任务.     

时滞反馈非线性扭振系统的稳定性与Hopf分岔研究

研究了具有Duffing-Vanderpol组合振子和时滞特性两惯量非线性扭振系统的稳定性和Hopf分岔问题。建立了两惯量非线性扭振系统的动力学方程,通过设计线性位移和速度时滞反馈控制器构造了扭振受控系统。采用多尺度法推导出极限环幅值与时滞参数之间的关系。在对系统零解稳定性分析的基础上,得出Hopf分岔产生的条件。通过数值模拟的方法研究了扭振系统Hopf分岔和极限环幅值控制问题。仿真研究表明,所设计的时滞反馈控制器既能控制极限环的幅值,也能控制Hopf分岔的产生。     

智能天线系统时域均衡技术研究

在移动无线通信中,由于传输信道的多径性质,会在接收端引起码间干扰,使系统误码率变大．结合智能天线系统研究了一种自适应均衡技术,在基站一端使用,用来抑制码间干扰．它通过横向滤波器来实现,通过RLS算法自适应地产生加权因子．计算机仿真的结果可以证明,使用均衡技术后,系统的误码性能可以满足通信需要．     

声纳安装平台主动隔振系统的研究

以超磁致伸缩执行器作为声纳安装平台有源隔振系统的主动控制器，研究了系统的流-固耦
合动力学特性。分析了声纳安装平台有源隔振系统对于船舷侧振动的响应，分别以位移、速度和加速度作
为反馈变量对隔振系统进行反馈控制，分析其主动隔振控制效果。结果表明，在声纳安装平台两级有源隔
振系统中，以声纳安装平板加速度作为反馈变量的综合隔振性能最好，并且随着反馈增益的增大，隔振效
果明显增强，有效隔振频段范围扩大。     

水下运载体基于INS的重力数据实时修正

认为水下运动载体的重力辅助惯性导航系统中,其重力数据采集系统为满足导航的需要,必须对重力数据进行实时补偿修正.分析了水下重力测量系统的各种干扰源及其信号特征.在没有高精度导航定位手段(如GPS)的情况下,研究并提出直接利用惯性导航系统的输出数据对水平加速度和E tv s等外部干扰进行修正的方法.     

船用极区格网惯性导航系统综合校正方法

为抑制适用于极区的船用格网惯性导航系统随时间积累的导航误差,提出一种基于格网坐标系的综合校正方法对陀螺常值漂移进行估计和补偿. 该方法首先基于格网坐标系推导了P方程,该方程建立起位置误差、格网航向误差与平台漂移角ψ的关系;其次推导了ψ方程,该方程建立起陀螺常值漂移与平台漂移角的关系;最后基于P方程与ψ方程设计了一种两点式综合校正方案,该方案通过建立观测量误差与载体坐标系下陀螺常值漂移之间的关系完成对陀螺常值漂移的估计和补偿.系统在外水平阻尼条件下间断地获取两次外部位置和航向信息后对陀螺常值漂移进行估计,进而对位置和格网航向误差重调并补偿陀螺常值漂移即可完成船用格网惯导系统的综合校正. 仿真结果表明:在两次间断的外部位置和航向信息辅助下,所设计的两点校综合校正算法可以准确地估计出载体坐标系下的陀螺常值漂移,补偿陀螺常值漂移并进行系统重调可有效抑制船用格网惯导系统随时间积累的导航误差,从而有效地保证了船舶在极区航行时的导航精度.     

微制造平台混合隔振的动力学研究

提出了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的微制造平台双层混合隔振系统，研究了在其主动隔振致动器的三种不同安装方式下的动力学特性，分析了主动控制力与被动隔振器参数之间的关系，研究结果表明：在微制造平台双层混合隔振系统中，当主动隔振致动器仅作用于隔振对象时的隔振性能最好，当主动隔振致动器安装于隔振对象与中间质量之间时的隔振性能次之，而当主动隔振致动器安装于中间质量与基础之间时的隔振性能最差。     

基于Unity3D和Proteus平台的智能家居控制系统的设计与仿真

为提高智能家居控制系统的体验功能,基于Proteus和Unity3D开发平台构建了一个包含家居环境数据采集、通信控制和家居场景搭建的虚拟仿真系统.对该系统进行仿真应用表明,该系统不仅可以在Unity3D场景中显示Proteus平台采集的温度数据和门禁状态,而且也可以通过Unity3D交互界面控制Proteus平台中的硬件,即实现了双向控制; 因此,该系统可以为智能家居控制系统的设计及功能验证提供良好参考.     

双轴旋转式惯导系统自标校技术

为使系统长时间保持较高精度,惯导系统启动后需要对惯性器件误差进行标校.本文利用全局可观测性分析方法,建立了旋转式惯导系统的运动状态与其可观测性之间的关系,提出船用旋转式捷联惯导初始对准与自标校的转位原则,利用该原则并结合惯导系统的实际,设计出了一种绕两水平轴旋转的八位置标校方案,仿真结果表明绕两水平轴旋转方案优于其他绕任意两轴旋转方案;在实验室环境下对该标校方案进行了试验验证,结果表明:采用该方案后系统的定位误差由18 nm/10 h减小到5 nm/10 h,系统定位精度大幅度提高,验证了该标校方案的有效性.     

转子轴承系统涡动的稳定性分析

转子系统的运动稳定性是力学中的重要研究课题,它直接关系到汽轮机组运行的安全性与可靠性。基于Muszynska转子动力学模型,采用短轴承理论,对转子非线性振动的稳定性进行了分析研究。采用局部线性化方法,分析判断了转子涡动方程零解和自激振动极限环的稳定性,确定了转子运动的稳定性条件。在极坐标系下首次给出了用3个状态方程表示的转子系统运动的简捷方程。主要分析了转速、流体润滑粘度和轴承的结构参数对转子运动稳定性的影响。     

VC4468E智能相机在光电自准直系统中的应用

针对基于PC的光电自准直系统便携性较差的缺点,设计了一种基于智能相机的光电自准直系统,采用VCdd68E型面阵CCD智能相机作为图像接收器件,利用光学自准直原理实现二维小角度的测量。对智能相机所采集的十字丝图像进行了二值化、小区域消除、亚像素定位等处理,采用最小二乘高斯拟合和直线拟合求边缘中心的方法保证了测量精度。与传统自准直方法相比,该方法在保证原系统精度的基础上,消除了读数误差,提高了系统的便携性,实现了测量的自动化。     

随机振动最小为目标的齿轮系统优化

提出一种新的齿轮系统优化设计模型,模型中包含两个相互冲突的目标:系统随机振动和齿轮系统重量.首先构造协调函数,然后采用基因遗传算法和派立托系列,来处理相互冲突的设计目标和同时含有连续变量、离散变量的复杂优化问题.     

改进的两步卡尔曼滤波器在惯导平台误差模型辨识中的应用

根据系统特性,将原两步卡尔曼滤波算法进行了简化,并引入自适应滤波方法以防止滤波发散,得到了改进的新算法。理论分析及仿真结果表明,该新算法计算量较扩维卡尔曼滤波算法小,而且可有效克服滤波发散现象。