机械结构振动主动控制发展综述

对近２０年来机械结构振动主动控制的发展作了全面综述，列举了它的主要应用领域，阐述了设计策略和主要方法，对理论和实际应用问题作了概括，简析了发展趋势。     

转子振动主动控制的研究现状及存在问题

介绍转子振动主动控制的基本原理和特点。结合笔者的研究实践，分别从控制装置（执行机构）和控制策略（控制器）的角度，对转子振动主动控制技术的研究现状和存在问题作出评述，进而指出今后的发展趋势。     

环形天线结构的振动主动控制

环形天线是一种大型、柔性、低阻尼、低模态频率的空间结构,它在太空中受到外界干扰后振动响应较大。针对此问题,提出了一种采用音圈电机-凯夫拉纤维的振动主动控制新方式,根据环形天线的结构特点及音圈电机的动力学特性建立了含作动器的振动主动控制系统模型,并结合比例-微分(proportion-differentiation,简称PD)控制、模糊控制、模糊PD杂交控制算法分别研究了环形天线结构的前2阶振动控制性能。研究结果表明,采用音圈电机-凯夫拉纤维的振动主动控制新方式可以显著抑制环形天线前2阶的大幅值振动响应,模糊控制的效果明显优于PD控制,且模糊PD杂交控制算法进一步提高了天线平衡位置处的振动控制精度。     

用于智能结构振动主动控制的改进自适应PD算法

针对压电智能结构,引入对参考模型具有良好跟踪效果的自适应PD算法来抑制其振动。鉴于传统自适应PD控制算法在外界快速扰动下缺乏稳定性,尤其在随机扰动情况下该问题尤为突出,因此,在传统自适应PD的基础上耦合速度负反馈控制算法,形成了一种改进的自适应PD算法,并通过Lyapunov方法证明了改进后控制系统的稳定性。根据缩小因子法确定参考模型,分析比较了正弦或随机扰动激励下的改进自适应PD与传统自适应PD算法的控制效果。仿真结果表明,改进的自适应PD控制算法具有更好的鲁棒性和稳定性。     

基于神经网络的结构振动主动控制方法

以矩形简支薄板为研究对象,设计了一种基于神经网络的结构振动主动控制系统,通过对薄板表面施加激振力,来控制其振动噪声的辐射特性,采用有辨识器和无辨识器两种反馈控制算法实施频域控制.控制系统中的控制器和辨识器的拓扑结构均采用神经网络,分别称为神经网络控制器(neural network nontroller,简称NNC)和神经网络辨识器(neural network identifier,简称NNI).仿真结果表明,两种控制策略均可实现多频点控制,前者精度高,后者易实现.构建了简支薄板振动主动控制实验系统,针对易实现的无辨识器控制算法进行实验验证.实验控制效果良好,验证了该算法的正确性和可行性.     

三轴标准振动台簧片解耦结构遗传算法多参数优化设计

针对三轴标准振动台簧片解耦结构低固有频率及非线性特性导致的工作频率范围受限及输出振动波形严重失真等问题,首先基于确定的解耦结构关键参数及简化组合,通过Ansys模态和瞬态动力学分析,得到相应参数变化时三轴标准振动台的固有频率和输出波形失真特性。进一步,采用多元非线性回归法建立准确表征固有频率、失真度与关键结构参数间非线性变化关系的回归方程,并基于NSGA-II遗传算法对簧片解耦结构进行多参数优化,求解得到前3阶固有频率、弯曲振型固有频率最大可分别提升123.95%、166.85%及失真度最大可降低36.83%的最佳簧片结构参数。最后,实验测试表明最优簧片解耦结构对应的三轴标准振动台在固有频率及输出波形失真度两方面性能均得到提升,验证了簧片解耦结构遗传算法多参数优化设计的有效性,为其他多维柔性结构优化设计提供了参考。     

用于振动主动控制的传感器

介绍了振动主动控制中几类常用传感器的工作原理、结构特点及适用范围。     

基于最优控制的结构振动主动控制系统多目标优化

本文对简支梁振动主动控制的传感器/作动器位置优化问题,建立了综合考虑控制效果和控制的目标函数,并编制了遗传算法软件包Ga205对此函数的可变参数进行优化,以使目标函数最小化.结果表明,较之穷举法,遗传算法解决传感器/作动器进行位置优化问题是高效的,也是全局收敛的.     

智能柔性结构振动主动控制中驱动器的最优配置

从振动主动控制系统的振动能量和控制能量的角度出发,应用最优控制理论,对智能柔性结构振动主动控制中驱动器的最优配置策略进行了研究,给出了相应的控制规律。为了获得最佳的控制效果,引入了改进的基因遗传（ＧＡ）算法,并以悬臂梁为例,讨论了压电驱动器的位置、数量、配置方式以及控制增益对智能柔性结构振动主动控制效果的影响,为智能梁的结构设计奠定了理论基础。     

基于改进粒子群算法的主动配电网有功无功协调优化控制

针对主动配电网有功无功协调优化控制过程中受到网络环境的影响,导致主动配电网的运行稳定性下降,为此提出了基于改进粒子群算法的主动配电网有功无功协调优化控制.根据主动配电网接入系统的连接原理,以电压稳定性和运行经济性为优化目标,表征了配电网运行状态并计算出电力系统的网损,将系统的潮流方程、无功补偿容量和状态变量作为约束条件...     

神经网络在柴油机振动有源控制中的应用

将神经网络技术应用于柴油机双层隔振系统,构造了一种AVC(Active vibration control)系统。用Matlab语言进行有源控制仿真计算之后,采用液压执行机构在柴油机双层隔振试验台上进行试验研究,结果表明神经网络技术在振动有源控制中具有一定的可行性,在某些主要频率下振动可衰减8dB左右。     

刚柔耦合系统的振动主动控制

针对航天器是一种通过柔性关节连接浮动中心刚体和挠性附件(如卫星太阳帆板,空间机器人等)组成的刚柔耦合复杂系统,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定度和指向精度,基于模态理论,建立包括柔性关节和柔性链的刚柔耦合结构动力学模型并写成状态空间表达形式,且分析系统的能控性。提出采用复合正位反馈(Positive position feedback,PPF)和比例微分(Proportional derivative,PD)控制律抑制柔性结构振动,在理论上分析其稳定性和控制性能。设计并建立刚柔耦合结构试验平台,进行包括位置设定点及转动振动主动控制研究。试验比较研究结果验证提出方案能够快速地抑制振动。     

高加速度运动和精确定位臂的振动主动控制

刚／柔耦合结构的高加速度运动和精确定位一直是航空航天机构、精密设备和机器人等高尖端技术领域的关键功能要求。文中以微电子和半导体制造领域中的高速精准运动臂为研究对象,首先回顾相关的结构动力学研究成果,从而对系统动力学特性进行系统总结;在此基础上,重点对振动主动控制方法进行分析和讨论。最后结合实际工程背景,提出目前尚需解决的关键问题以及相应的解决问题的新思路,从而为进一步的研究进展或突破提供可能。     

形状记忆合金增强弹性梁主动振动控制中的驱动器布局研究

以往对形状记忆合金结构振动控制的研究通常限于均匀对称外铺层SMA驱动器的情况，而对其他驱动器布局方式研究较少。本文通过理论分析和实验测试对SMA驱动器在复合材料主动控制中的布局进行研究，除了对振动抑制进行研究外，还对利用SMA驱动器对结构进行激励进行了探讨，最后指出了SMA驱动器在应用上存在的问题和相应的改进方法。     

用形状记忆合金弹簧主动控制转子振动

选择形状记忆合金（shape memory alloy,SMA）制作的弹簧元件作为转子系统的弹性支承，研究对转子振动的主动控制。利用SMA近似的应力－应变－温度的多项式模型，推导出SMA弹簧的非线性恢复力模型。运用简化的势和学模型，建立SMA弹簧的温度控制系统，以电流加热的方法改变SMA的温度。在数值仿真中，设计了给定温度曲线，计算出电流功率，并验证了改进后系统的振动抑制效果。仿真结果表明该方法能将转子最大振幅减少30％以上。     

汽车空气悬架的弹簧支架的三维有限元分析及改进设计

简述弹簧支架在整个空气悬架系统中的作用,针对某种型号客车的空气悬架的重要部件——弹簧支架进行有限元分析,计算弹簧支架的应力和变形特性,找到原有结构设计的薄弱环节。在此基础上改进设计,同时进行理论分析,并将新的设计方案与原有设计进行对比研究。     

HELIMAK装置真空室结构设计及应力强度分析

HELIMAK装置真空室作为该装置的重要部件,是等离子体运行的直接场所,在装嚣运行期问町以为等离子体的运行提供一种超高真空运行环境。对于此类核聚变装置的结构设计,必须考虑运行时的实际工况载荷,进行详细的结构力学分析,使结构设计充分安全可靠。文中首先借用大犁有限元分析程序NASTRAN,对该结构的力学性能进行数值模拟分析,获得了HELIMAK真空室的应力云图和位移变形,最大应力强度为144MPa,最大何移变形为1．98mm。然后在力学分析的基础上对结构进行优化,为该装置的最终研制提供详实的理论依据。     

基于遗传算法的模糊振动主动控制器的参数编码设计和约束处理

在采用模糊控制的压电材料智能结构中,利用遗传算法对模糊控制隶属函数进行优化时,遗传编码的设计将影响优化结果,从振动主动控制要求出发,设计了振幅输入模糊集的隶属函数参数编码,并对模糊子集约束条件进行处理。结果表明新的编码方式可以产生适合振动主动控制的隶属函数,且设计的约束修补算法简单有效。     

基于连续小波变换的汽轮发电机组轴系扭振及其主动控制模拟试验的研究

根据连续小波变换具有较二进离散小波变换和小波包变换更精细的尺度分辨率的特点,提出了适用于工程界的小波变换结果的表述方法,研究了小波分析方法在汽轮发电机组轴系振动及其主动控制模拟试验中的适用性问题。通过对汽轮发电机组轴系振动及其主动控制模拟试验数据的小波分析,得到了较为满意的结论。     

主动控制空气支承动态特性的研究与优化

基于现代控制理论,提出了一种新型的主动型空气支承,不改变供气压力,利用压电陶瓷（PZT）的伸缩量来补偿空气膜厚度随外部干扰的变化对支承精度的影响。在建立理论模型的基础上,介绍了二维自由度控制器的优化设计方法,使系统具有精度高、响应速度快和抗干扰能力强的特点,并对主动空气支承系统的动态特性进行了分析研究,为主动空气支承的应用提供了理论依据。