压电智能悬臂梁结构振动主动控制仿真

为了提高LQR最优控制方法对压电类智能结构的振动控制效果,推导了表面离散分布压电元件的柔性悬臂梁结构的驱动和传感方程以及梁的弯曲振动方程,用模态分析方法对方程进行解耦和模型降阶,建立控制系统的状态空间方程。利用有限元分析方法来衡量压电元件对梁固有特性的影响,对状态空间方程的自振频率和振型函数进行修正,得到更为精确的数学模型。通过一悬臂梁的LQR最优控制仿真实例表明,经过模型修正后的最优振动控制效果更好。     

含多个压电元件智能悬臂梁的横向振动特性

本文以含多个压电元件的悬臂梁为例,基于Bernoulli-Euler梁的阶梯折算法,结合压电智能悬臂梁段的等效弹性模量理论,计算了多个压电元件的悬臂梁的固有频率和振型,并与有限元和等截面梁的计算结果进行比较。计算分析表明,压电材料尺寸和位置变化对智能悬臂梁结构的横向振动特性具有显著的影响,分析结论对高速飞行器结构设计和主动振动控制中压电元件的优化布置有实用价值。     

压电智能悬臂梁最优控制建模与仿真

以粘贴有压电传感器与执行器的智能悬臂梁的动力学模型的振动方程与传感方程为基础,分析了基于此智能悬臂梁结构的最优控制理论与方法,设计了用于仿真的控制率,最后通过对阶跃与正弦信号激励下的智能悬臂梁的MATLAB仿真,证明对于该结构的最优控制方法是行之有效的.     

压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿与最优控制

为提高空间望远镜精密稳像系统中压电驱动快摆镜(FSM)的摆动精度,对压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿和控制技术进行研究。针对压电迟滞的非对称性以及Duhem模型求逆过程复杂的问题,对Duhem模型中的微分方程进行变换,直接建立Duhem非对称逆迟滞模型作为迟滞前馈补偿器,并利用免疫差分进化算法辨识模型参数。在Duhem逆模型补偿压电静态迟滞非线性的基础上,引入基于优化参考跟踪的线性二次型高斯(LQG-ORT)控制方法进一步提高压电执行器的动态定位精度,采用动态迟滞率相关自回归各态历经模型(ARX)建立状态空间方程,用于卡尔曼滤波器预测状态变量和控制器计算状态变量的最优控制系数矩阵。实验结果表明：直接建立的Duhem非对称逆迟滞模型能有效描述压电执行器非对称逆迟滞曲线,拟合均方根误差为0.635 9 V(0.5 Hz),相对误差为0.79%(0.5 Hz);实时跟踪幅值为24μm,频率范围1～80 Hz的目标位移信号,LQG-ORT算法的跟踪误差为0.065 5μm,相对误差为0.27%。     

基于最优控制的新型非线性预测仿真研究

首先设计出基于输出反馈的最优控制 ,在此基础上 ,给出连续域的预测控制设计方法 ,把预测控制参数设计问题简化为积分增益ks、预测时域M、补偿增益km的选择问题。用模型预测替代在最优控制中所必需的多微分环节的作用 ,实现超前调节。给出针对非线性对象的预测控制方法。经仿真研究证明 ,这种方法是合理、有效的     

基于压电元件的悬臂梁半主动振动控制研究

为了探讨非线性同步开关阻尼技术(synchronized switch damping,简称SSD)的半主动振动控制系统中开关切换效率对控制效果的影响,详细推导了基于开关切换效率的SSDI(synchronized switch damping on inductor)及SSDV(synchronized switch damping on voltage)的振动阻尼表达式,并搭建了悬臂复合梁振动半主动试验平台,对理论分析结果进行了试验验证.试验结果表明,开关切换的延时越小,控制效果越佳.     

压电分流阻尼控制悬臂梁振动的实验研究

采用压电分流阻尼原理,对根部粘贴压电陶瓷片的柔性悬臂梁振动控制进行了实验研究。实验中设计了一个由电容、电阻和运算放大器组成的等效电感电路,解决了压电分流电路设计中的超大电感器问题。根据测试得到的带压电分流电路悬臂梁的闭路和开路自然频率,确定出了压电分流电路的最优参数,对悬臂梁的瞬态振动和单频简谐激励下的稳态振动控制实验表明了压电分流阻尼被动控制结构振动的有效性。     

压电分流阻尼控制悬臂梁振动的参数优化分析

采用阻抗分析技术,根据压电材料的机电耦合特性和RLC电路的电学阻抗特性,详细推导了RLC串联压电分流阻尼系统的机械阻抗特性,研究了作单模态振动的悬臂梁在粘贴压电片后形成的压电悬臂梁系统的位移传递函数特性。借助于调谐质量阻尼减振理论,进行了压电分流阻尼系统的参数优化分析,并通过算例验证了参数优化前后压电分流阻尼系统对悬臂梁振动的被动控制效果。     

液压伺服系统的非线性最优控制

采用非线性系统中的微分几何方法，针对液压伺服系统中的非线性因素，进行精确线性化，并利用LQR理论和SIMULINK对其进行最优控制和仿真。仿真表明这一优化控制方法卓有成效。     

汽车非线性悬架最优控制的研究

建立了车辆两自由度非线性动力学模型及包含悬架刚度立方非线性的运动微分方程,运用Runge-Kutta方法求出了被动悬架与半主动悬架系统对水泥路面、搓板路面、卵石路、鱼鳞坑路4种路谱的响应,采用模拟计算法得出车身竖直振动加速度的均方根值,并将被动悬架与半主动悬架系统的响应进行比较,在振动舒适度改进的同时,悬架弹簧的变形量增大,因此应该合理选择系统参数为汽车的动态设计提供了理论依据.     

基于自适应滤波的悬臂梁振动速度反馈控制

分析PVDF(polyvinylidene fluoride)压电效应振动速度测量和悬臂梁振动的主动阻尼控制原理，指出基于压电效应的振动速度测量将引入并放大噪声信号，严重降低振动主动阻尼控制算法的稳定性以及振动控制的效果：提出利用自适应滤波技术对时变的振动速度信号进行滤波，提高速度反馈的主动阻尼控制算法的稳定性，实现悬臂梁振动的有效抑制。最后以一悬臂粱为例，进行数值仿真，验证该方法的有效性。     

分布参数压电层合梁的振动主动控制

建立了悬臂梁上粘贴一段压电陶瓷片实现振动控制的动力学方程,定义了压电层合梁的压电消耗功率,并针对悬臂梁这一分布参数控制系统,提出了确保控制系统闭环稳定的设计方法。最后通过数值算例证明了该方法的有效性。     

电流变液夹层梁滑模振动控制的研究

采用Rayleigh-Ritz方法推导电流变夹层梁的动力学方程，在夹层梁动力分析的基础上，基于滑模控制理论，设计电流变夹层梁的主动控制的控制器。研究确定性系统和不确定性系统控制率生成。数值仿真的结果表明这些控制策略是十分有效的和现实可行的。     

泵用两叠片圆形压电振子的弯曲振动分析

为提高微型压电泵的输出能力,采用瑞利法对固定边界条件下两叠片压电振子进行了理论研究。以压电晶片与金属基板的厚度比α、直径比β(称结构参数)为变量,推导出了压电振子谐振频率及有效机电耦合系数的计算方法。通过编程计算即可获得压电振子的有效机电耦合系数和谐振频率,进而优选压电振子的结构参数。以日本产压电振子为例进行了谐振频率的计算,并与阻抗分析仪的测试的谐振频率进行了比较,二者比较接近。研究结果表明,结构参数的变化对压电振子的谐振频率和机电耦合系数影响较大,当结构参数α、β分别为0.3和0.6时,压电振子的最大有效机电耦合系数为0.52。     

用加速度波形优化方法减少柔性机械臂残余振动

柔性机器人在航天及核工业领域有广阔的应用前景。提出了用加速度优化的方法获得柔性臂的最佳运行控制信号并控制其运动,从而消除其运动终止时的残余振动思想。通过理论推导得到残余振动计算公式,采用网格法对其进行优化。仿真和试验结果证明了此方法的有效性。     

一种微开关悬臂梁的静力变形分析模型及其应用

建立一种微开关悬臂梁的静力变形分析模型,该模型将微开关悬臂梁的受力变形分为三个阶段,受电场力作用的悬臂梁阶段,受电场力作用的一端固支、另一端铰支的单跨梁阶段以及受电场力和集中力联合作用而保持自由端有指定的位移和零转角阶段。第二阶段中铰支端支反力的大小以及第三阶段中集中力的大小和作用位置均与电场力的驱动电压有关;同时文中将求解微开关悬臂梁挠度的高阶微分方程问题转化为含有未知初始条件的一阶微分方程组问题。在实例中,设计一种求解未知初始条件的迭代方法,并给出部分计算结果,从中可得出一些有益的结论。     

采用压电开关分流电路技术的半主动振动控制

利用压电材料的正压电效应,设计出一种新型的状态开关型压电分流电路.由压电换能器将结构振动变形的应变能转化为电介能,当压电换能器极化表面的电荷积聚达到最大值时,闭合分流电路中的状态开关,分流电路短路,压电换能器上下表面的正负电荷中和抵消,以焦耳热的形式耗散掉电介能,达到抑制结构振动的目的.将这种振动控制技术应用于柔性悬臂梁的振动抑制,研究状态开关闭合持续时间对抑振效果的影响.实验结果表明,开关的闭合持续时间约为结构振动周期的1/10时,抑振效果最佳,悬臂梁第一阶稳态响应幅值降低量约为55%.     

功率流理论在柔性振动控制技术中的应用与发展

柔性振动控制技术和功率流理论是当前振动控制领域研究的两个热点问题。回顾了振动控制技术的发展与演化,介绍了功率流方法的提出、发展。评述了功率流理论在柔性振动控制技术中的应用,功率流理论和柔性振动主动控制技术相结合,功率流的测试等方面的研究成果。最后,对柔性振动控制技术中功率流理论的发展方向作了展望。     

航空大锻件煤气加热炉控温及防振系统设计

研究了供航空大锻件加热用煤气炉控温系统的结构。该控温系统,通过ＳＴＤ总线工业控制机,实现了炉温、流量、压力的综合控制,及煤气流量与空气流量间的比例控制。还设计了自动、手动等多种控温方式,及独立的记录、超温报警等系统。另外,还对变送器、计算机、控制柜等主要仪器仪表进行了简单合理的防振设计     

亚微米超精密车床隔振的广义预测控制仿真研究

亚微米超精密车床振动控制系统是一个带不确定干扰的非线性系统，用广义预测控制原理提出了一种数字控制的新方法。该方法克服了一般线性状态反馈控制所存在的由于模型非线性和干扰引起系统动态特性和控制精度变差的缺点。用该方法所设计的电磁作动器能够有效地抑制空气弹簧固有的非线性和电磁线圈反电势所引起的涡流干扰。通过仿真，将该方法与一般线性状态反馈控制相比较，结果证明了该方法使系统具有更强的鲁棒性、更好的动态品质和更高的控制精度。