利用压电自敏感致动器实现挠性结构振动的主动控制

以粘贴有压电自敏感致动器的挠性梁振动主动控制为例,论述了进行挠性结构传感器／致动器及控制系统一体化研究的方法。文中给出了压电自敏感致动器的电路模型及自敏感致动器的应变测量和应变速度测量电路,推导了测量公式。以玻璃钢材料的挠性梁为实验对象,采用自适应滤波技术来实现振动主动控制。控制系统由ＴＭＳ３２０Ｃ２５及４８６计算机组成的主从机系统实现。实验结果表明此种控制方法是有效的。     

基于二次型性能泛函的主动控制致动器优化配置

致动器过多不仅增加控制能量和成本,而且会增加控制难度及降低控制效率。已有的优化配置研究中,已对一定数目致动器的位置配置进行了探讨,而对致动器的最优数目研究较少。本文首先根据致动器对结构系统的状态影响矩阵中控制贡献大小,提出控制系统中致动器最优数目的优化方法;然后根据致动器的灵敏度,提出改进的最优致动器布置计算方法及算法流程,提高计算效率,并通过实例进行了验证,说明本文提出改进的致动器优化配置算法流程的适应性和有效性,更能适应于大型土木工程结构主动控制中的致动器优化配置。     

双层球面网壳振动主动控制作动器位置优化

为了确定双层球面网壳结构振动控制的作动器最佳布设位置/数目,以主动控制的二次型性能泛函最优控制理论为基础,定义作动器布设的敏感度,提出逐步删除结构中敏感度小的作动器优化过程,并编制相应的作动器优化实现程序.算例表明,对于双层球面网壳结构,作动器布设在上、下弦杆优于腹杆,且布设在上弦优于下弦;在结构位移和作动器的控制力均满足设定的要求下,结构上弦作动器布置距离中心越远其灵敏度越大,环向布置优于径向布置,作动器最佳布设位置在结构上弦的最外圈环向杆件上.算例进一步表明,对于不同的地震动输入,作动器在最佳位置上,相应的主动控制的效果均比较明显.     

结构振动主动控制中的控制律

研究了结构振动主动控制的耦合模态控制法,提出了一种新的控制律。该控制设计中所依据的二次型性能指标函数的物理意义十分明确,结合一个实际结构模型进行了振动控制仿真,由此即证明了本文方法的有效性,同时也探讨了施控点与测点的选取等问题。     

挠性航天器姿态机动的主动振动控制

针对挠性航天器三轴姿态同时机动时太阳帆板的振动抑制问题,提出了采用压电智能元件作为致动器的主动振动控制方法,基于Lagrangian方法和四元数参数化建立了航天器姿态动力学和运动学模型.利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了一种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的控制规律,使得在大角度姿态机动的同时能有效地抑制太阳帆板的振动;基于Lyapunov方法证明了设计的动态控制器能够保证姿态的渐近稳定性和模态振动的衰减性.将该方法的控制效果与PD控制方法进行了比较,仿真验证了所给出的控制方法的可行性和有效性.     

梁的主动振动控制仿真研究

以系统的位移作为反馈信号，研究在模态空间下立动振动控制问题，分别对系统模型、控制方法及其策略特点作了论述，给出了计算机仿真结果。结果表明该控制方法效果是显著的。     

压电智能车身结构振动主动控制技术

运用国内外振动主动控制方面的研究成果,结合汽车自身的特点,对压电智能车身结构振动主动控制技术进行了研究和探索。以车身结构减振、降噪为研究目的,采用压电主动控制方法,对车身振动控制进行分析。阐述了压电主动控制的原理,在对轿车顶棚进行模态分析的基础上,提出了压电传感器和致动器的配置方案,选择有效的控制算法,并搭建了振动主动控制系统。通过轿车车身实验验证了这种主动控制方法的有效性。实验结果表明:利用该技术对轿车车身振动进行控制是可行的,控制效果良好。     

基于压电堆式作动器的主动隔振研究及其仿真分析

以压电堆为作动器并安置于某机载精密仪器结构中,建立了结构主动隔振系统的动力学模型;针对该模型,建立了基于线性二次型Guass(LQG)最优控制理论的控制方法,对结构振动隔离的理论方法进行了研究并基于Simulink进行了数值仿真分析.仿真结果显示,所研制的隔振系统能够很好地隔离源自基座的位移激励,证明了所研究的隔振方法在理论上是有效的和可行的,从而为进一步的实验研究奠定了基础.     

挠性结构微振动的主动控制

本文利用模态展开法推演出了回转挠性杆结构的动力学模型,考虑了抑制其微振动的主动控制问题,并进行了数字仿真。     

挠性卫星太阳帆板的变结构主动控制

以带太阳帆板的挠性卫星为背景，在建立挠性系统动力学模型的基础上，着重研究挠性航天器的变结构主动控制方案。给出了一种算法简单、实时性强、鲁棒性好、工程上易于实现的控制规律     

压电堆式驱动器对空间钢框架地震反应的主动控制

随着建筑结构向大型化发展,将智能材料应用于建筑结构的减震已经成为一个重要的研究领域,压电智能结构就是目前的研究重点之一.介绍了压电堆式驱动器,建立了结构在地震作用下的运动方程和基于LQG控制理论的最优控制方法.将驱动器布置在空间钢结构框架的底层柱上,并对其在地震激励下的反应进行了主动控制实验研究.结果表明,结构各层的响应均有不同幅度的降低,压电堆式驱动器可以有效地抑制和减小结构的地震反应.     

柔性机械臂变结构跟踪控制及柔性振动抑制

柔性机械臂具有质量轻、速度快和负载大的特点,针对柔性机械臂轨迹跟踪与弹性振动抑制问题,基于奇异摄动理论和两种时间尺度的假设,将柔性机械臂系统分解为代表大范围刚体运动的慢变子系统和代表柔性振动的快变子系统.对于慢变子系统采用变结构控制来实现关节轨迹的跟踪,而快变子系统则采用最优控制方法来对柔性杆振动进行主动抑制.仿真实验结果表明,该控制方法不仅能够保证系统刚性运动轨迹的精确跟踪,并能有效抑制柔性杆件的弹性振动.     

基于压电元件的振动主动控制系统

对一种基于压电陶瓷传感器和驱动器的振动主动控制系统进行研究.采用自制小型电荷放大器替代独立式电荷放大器将振动响应转换成电压信号,研究了相应多输入多输出算法,以柔性悬臂板作为被控对象,进行振动主动控制实验,并对本振动主动控制系统进行了试验验证.     

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     

SVD Approach for Actuator and Sensor Placement in Active Vibration Control of Large Cable Net Structures

The actuator and sensor placement problem for active vibration control of large cable net structures is investigated in this paper. Since the structures exhibit closely spaced modes in the range of low frequencies, the number of modes to be considered is quite large after modal truncation, while only a limited number of actuators and sensors are to be placed. This makes it hard to determine the actuator and sensor locations with the existing placement methods in the literature such as the methods based on the controllability/observability grammian. To deal with this issue, an actuator and sensor placement method based on singular value decompositions (SVD) of the input and output matrices is proposed, which guarantees the modal controllability and observability of the system. The effectiveness of the SVD based method is verified through numerical simulations in which comparisons are conducted between randomly-chosen locations and the optimal ones obtained by a genetic algorithm.     

机器人柔性臂的扭转振动主动控制研究

针对具有两连杆结构的空间机器人，设计了一种压电驱动器来抑制空间机器人柔性臂的扭转振动。采用拉格朗日方程和假设模态法对此机器人系统进行了理论建模，并建立了考虑随机干扰的状态空间表达式，基于随机最优控制理论设计了线性二次型高斯（LQG）状态反馈控制器。仿真结果表明，该主动控制策略能够有效衰减机器人柔性臂的扭转振动，从而提高了末端执行器的定位精度。     

考虑压电传感片故障的柔性机械臂振动容错控制

针对柔性机械臂结构振动控制中可能出现的压电器件故障问题,以提高系统可靠性和稳定性为主要研究目标,提出了一种集小波神经网络与取代控制技术相结合的容错控制方法. 首先设计了3种粘贴不同故障压电片的机械臂结构;然后采用小波包对各种故障压电片进行特征提取,通过径向基函数网络进行特征识别;再根据故障类型,选用硬件取代控制或基于一种新型非线性滑模观测器的软件取代控制;最后通过NI CRIO平台进行的容错控制实验结果表明,传感器件故障诊断的置信度达到0.9,前两阶振动模态的抑制效果达到10 dB以上.     

压电驱动膜片的弯曲振动仿真

基于压电本构方程,建立了压电弹性复合驱动膜的机电耦合模型,利用ANSYS软件对压电复合膜进行了静态及一阶模态分析,对比分析了空心与实心PZT复合膜片的驱动能力,分别讨论了复合膜厚度、压电膜与弹性膜直径比等结构参数对膜片振动挠度的影响,获得了压电层与弹性层最佳粘贴比.