压电智能结构有限元动力模型及其振动主动控制的研究

推导了压电智能结构的有限元动力方程;应用模态控制理论对结构振动主动控制的原理和策略进行了讨论,利用两种反馈控制律研究了智能结构振动抑制的问题,最后应用本文方法对一新型2—DOF平面并联压电智能杆机构进行了振动主动控制实验研究,结果表明系统的稳定时间从抑振前的488ms缩短到了抑振后的115ms,验证了本文方法的有效性。     

基于神经网络的柔性结构振动主动控制研究

提出了采用压电元件作为传感器和驱动器 ,基于神经网络技术的柔性结构主动振动控制方法。阐述了神经网络控制的基本原理 ,导出了控制算法 ,并介绍了控制系统构成 ,最后对柔性梁在正弦和伪随机信号激励下的振动进行了主动控制实验 ,实验结果验证了本文所述方法的有效性     

主动结构的控制律辨识研究

主动控制结构主要运用于包括振动、声学、转子动力学的一些工程项目中。对于各种主动结构,其控制律显然是最能反映主动结构动力学特征的参数。在对相关参数进行了初步的探讨后,得到了在单点控制单点反馈条件下,对其反馈信号类型及其反馈增益的辨识公式。该方法由频响函数直接构造,其表达简洁,具有一定的工程实用价值。通过实例的数值计算也证实了该方法的正确性。     

随机参数智能桁架结构振动控制中主动杆的优化配置

该文研究压电智能桁架结构振动主动控制中结构物理参数，作用荷载和控制力同时具有随机性时，压电主动杆的最优配置和增益优化问题，采用智能结构的状态空间模型建立了以最大耗散能准则来基础的目标函数，建立了具有动应力，动位移可靠约束的主动杆的优化配置和增益优化模型，对结构动力响应的数字特征进行了推导，并通过一智能桁架结构的优化配置计算，说明该优化配置模型的合理性和有效性。     

基于压电智能结构的镗削振动主动控制的仿真与实验研究

在镗削加工中,由于镗杆长颈比较大,因此,普遍存在镗削振动问题,这种振动限制了切削效率,影响了工件表面质量。提出以压电振动干扰抑制镗削振动的设想,建立了含有压电控制单元的镗削振动系统动力学模型;基于该模型设计了实验装置。理论仿真和实验分析结果表明,该装置能够有效抑制镗削过程中镗杆的振动,且结构简单,易于实现。     

压电梁振动的多输入多输出主动控制

对表面上贴有多个用作驱动器和传感器的压电陶瓷片的“压电梁”结构，导出了从驱动器到传感器的频响函数公式，作为压电结构设计和振动控制的数学模型。提出了压电梁对缓变周期扰动振动环境的多输入多输出振动抑制方法。     

基于BP神经网络的压电智能结构振动系统辨识

针对神经网络在压电智能结构振动控制中的关键问题之一——系统模型的神经网络辨识,用引入时延的多层前馈BP神经网络串一并联型结构对表面粘贴压电片的柔性悬臂梁进行非线性动态系统模型辨识。考虑压电片对梁的质量和刚度矩阵的影响和实验提取数据的繁琐问题,用有限元分析软件ANSYS对智能梁进行模态和瞬态响应分析,利用获取的系统动力响应时间序列对神经网络进行离线训练,通过MATLAB神经网络工具箱对算例进行仿真显示。     

智能结构振动主动控制实时测控系统研制

利用实时测控系统,对智能结构振动信号进行采样、滤波、数据分析,并经输出作动器的动作指令抑制其振动．介绍了由TMS320VC33 DSP与PC机构建的主从式振动主动控制实时测控系统的硬件结构和软件设计,设计的实时测控系统软件可完成受控对象的建模、系统参数辨识、控制律仿真以及传感器／作动器的位置优化等．运行结果证实了测控系统软、硬件设计的正确性和有效性及良好的工作稳定性．     

基于自校正PID控制的智能悬臂梁振动控制

摘　要：由于智能结构的工作环境变化多端,各种性能参数会随着环境变化而变化,先前建好的模型不再适应设计好的控制律,本文应用压电双晶片的驱动传感一体化的特性,实现了智能悬臂梁的自适应控制研究。基于极点配置理论,采用了自校正PID控制方法在线实时设计了控制参数,解决了模型参数无法实时更新进而导致的控制精度低的问题。通过MATLAB的SIMULINK的数值仿真,得出了自校正PID控制方法在实现智能结构自适应振动控制中是可行的结论,并且通过搭建实验平台进行实验验证;利用压电双晶片的驱动传感特性,使智能悬臂梁的自由振动得到了有效控制。因此,基于自校正PID控制方法,采用压电双晶片对智能结构吸振减振提供了理论与实验的研究基础。     

基于模糊神经网络的建筑结构系统辨识

本文提出一种基于模糊神经网络和建筑结构系统辨识方法。利用模糊神经网络强大的非线性映射能力与学习能力以实测的结构动力响应数据建立起结构的动力特性模型。不但可以克服以往传统与智能辨识方法中存在的种种弊病,而且还将土一结构相互作用以及结构自身非线性对结构动力特性的影响考虑在内,使得结构系统辨识更具客观性。具有物理意义明确,可扩展性强,能够用于实时在线控制与健康诊断等优点。     

基于鲁棒模型参考控制器的智能结构振动主动控制研究

针对压电智能结构建模的不确定性和干扰,设计一种新的鲁棒模型参考控制律来抑制其振动,该控制器包括状态反馈控制器和用来补偿不确定影响的鲁棒补偿器。通过Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法确定补偿项并证明该闭环系统的稳定性。分别在单模态和多模态下,分析三种不同补偿函数对系统的影响,指出运用ｔａｎｈ或ｅｒｆ函数可有效避免ｓｇｎ函数补偿出现的抖振现象。仿真和实验结果表明该方法具有很好的控制效果和鲁棒性。     

基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统

摘　要：为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统实现算法获取系统的最小阶状态空间模型来设计控制器,完成离线仿真。在此基础上,对低柔性模拟卫星进行整星混合隔振试验。仿真和试验结果表明,整星混合隔振系统能够有效地降低运载火箭传递到卫星的振动载荷。与整星被动隔振系统相比,整星混合隔振系统对低频振动分量具有显著的抑制作用,证明了该隔振系统的可行性和有效性,大大提高了卫星的安全性和可靠性。     

多通道FULMS自适应前馈振动控制算法分析与验证

摘要：柔性结构振动主动控制的核心问题之一是控制策略与方法,针对FXLMS自适应滤波前馈振动控制方法参考信号不易选取问题,给出一种多通道FULMS自适应滤波前馈振动控制方法;首先进行控制器结构的分析与构建,概括描述和推导了多通道FULMS控制算法过程;为验证所分析算法的可行性和优越性,基于MATLAB软件包进行仿真分析,并与FXLMS算法分别进行单通道和多通道控制效果对比,分析结果表明多通道控制优于单通道控制,FULMS算法优于FXLMS算法。在此基础上,以航天器柔性帆板结构为理想模拟对象,构建压电机敏柔性板结构和测控系统进行实际算法控制实验;实验过程与验证结果表明,采用的FULMS控制器设计方法与控制算法是有效可行的,并具有较快的收敛速度和较好的控制效果。     

基于模型实时辨识自适应控制算法的时变机械系统振动主动控制

参数时变的现象广泛存在于机械系统。如果系统参数随着时间而发生较大变化,振动主动控制方案就需要考虑时变参数对控制算法的影响。针对动力学特性变化较大的时变机械系统振动,提出一种模型实时辨识自适应控制算法,该算法将传统的滤波自适应算法与递归预测误差方法相结合,利用改变梯度的递归预测误差方法实时估计控制通道模型。建立弹簧质量支承的非均匀截面杆纵向振动时域模型,模型中随时间而变化的弹簧刚度导致模型动力学特性发生较大变化。用模型实时辨识自适应控制算法对建立的杆模型进行振动控制数值仿真,仿真结果表明,所提出的控制算法能有效抑制时变系统的窄带和宽带振动。相对于现有的方法,该控制算法能实现更好的控制性能。最后,将所提出的控制算法应用到时变的摇摆系统振动控制,实验结果验证了所提出控制算法的可行性和有效性。     

智能结构振动同位配置控制中的局部应变研究

摘 要：在压电结构振动主动控制中,往往采用同位配置的方法。实验中发现当压电驱动器施加控制电压后,其反向同位的压电传感器将会受到局部应变的影响,控制效果就会降低。为进一步分析局部应变的影响机理,以板结构为研究对象,采用ANSYS进行了谐响应分析,比较了对称位置传感片电压幅值与相位,理论上验证了局部应变存在。最后通过方波激励和MCS算法对飞机壁板进行振动控制实验验证了局部应变的影响,为进一步提高主动控制效果研究奠定了良好的基础。     

Active vibration control of smart composites featuring electro-rheological fluids

Our experimental investigations are focused on evaluating the elastodynamic response characteristics of a beam fabricated in an electrorheological fluid when the beam is subjected to forced vibration. The beam which is designed in this experiment is composed of three kinds of materials, i.e. structural material, damping material and sealant material. Different ratios of structural material to damping material have been tested in an applied electric field. The results demonstrate clearly the ability to significantly change the vibrational characteristics of a beam fabricated in a smart composite by changing the electric field intensity imposed on the fluid domains. The ASTM standard E756-83 equations are used to evaluate the Young's modulus of the beam.     

基于泊松过程的超高斯随机振动试验控制技术研究

针对工程化的超高斯随机振动试验控制技术实现尚存在问题,在对其控制原理研究的基础上,提出基于泊松过程的超高斯随机振动控制策略。利用参考谱设计出符合控制要求的滤波器,通过泊松过程产生泊松点,使泊松点的信号取值服从正态分布,利用该信号与滤波器之间的卷积运算产生用于系统控制的驱动信号,从而实现对超高斯随机振动试验控制系统的功率谱和峭度同时控制,且二者相互独立。仿真与实验结果表明,基于泊松过程的超高斯随机振动试验控制算法,其控制输出响应谱与参考谱的误差满足振动试验工程上±3dB要求,控制峭度也达到很高的精度,完全满足工程要求。     

Tuned vibration control of slender structures

In many cases slender structures are lightly damped, a condition described as ‘lively’, and can undergo large vibrations when subjected to traffic or environmental forcing. One measure against above vibrations is the application of tuned vibration control facilities in structures. The fibre members with variable prestressing forces and tuning facilities are adopted for the purpose of tuned vibration control of structures below. Theoretical backgrounds of present approaches as well as numerical and experimental studies of tuned vibration control problems in slender structures of guyed masts are submitted below. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Active vibration control of composite plate with optimal placement of piezoelectric patches

The active vibration control of a composite plate using discrete piezoelectric patches has been investigated. Based on first order shear deformation theory, a finite element model with the contributions of piezoelectric sensor and actuator patches to the mass and stiffness of the plate was used to derive the state space equation. A global optimization based on LQR performance is developed to find the optimal location of the piezoelectric patches. Genetic algorithm is adopted and implemented to evaluate the optimal configuration. The piezoelectric actuator provides a damping effect on the composite plate by means of LQR control algorithm. A correlation between the patches number and the closed loop damping coefficient is established.