考虑作动器输出约束的圆柱壳基础主被动联合隔振系统

针对圆柱壳内动力装置的减振降噪问题,建立由动力装置振源、隔振支承及圆柱壳基础组成的自适应前馈控制主被动混合隔振系统模型。在频域分析中引入剪断算法及泄漏算法以计及作动器的输出约束。考虑被动弹性支承的分布参数特性,以输入到圆柱壳基础的总功率最小、径向力最小及径向速度最小为控制策略,运用子结构导纳法推导总体系统的动态特性传递矩阵方程。研究表明：两种算法均能收到良好的主动控制力约束效果,并可有效抑制最小化径向力及最小化径向速度策略下的“功率循环”现象发生。采用径向速度最小化策略会改变壳体基础的边界条件配置,使得功率流谱中基础模态峰值右移。外扰引起的被动隔振器纵向及弯曲谐振使得高频域系统功率流谱中个别峰值峭立突出,成为诱发高频声辐射的关键模态,应严格限制。旨在为下一步的试验工作及实际应用提供理论指导。     

基于主动艉支承的推进轴系横向振动抑制仿真与实验研究

提出一种基于主动艉支承的推进轴系横向振动传递控制方法,以抑制水下航行器的低频声辐射。该方法将传统的艉轴承支承方式由面支承改为点支承,通过六个主动作动器抑制螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递。建立包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体耦合系统动力学模型,分析系统振动传递特性及控制策略可行性;结合自适应控制算法,计算螺旋桨横向激励下的振动传递抑制效果。构建包含主动艉支承的螺旋桨-推进轴系-壳体实验系统,进一步验证控制方法的有效性。仿真与实验结果均表明主动艉支承对于螺旋桨横向激励力经由艉轴承向壳体的传递具有明显抑制效果,可有效降低壳体表面法向振动。     

轴-板耦合系统振动主动控制

在推进轴系中,轴系横向振动通过轴承传递至壳体结构并诱导其产生声辐射。为降低壳体声辐射,采用主动作动器抑制轴系横向振动传递。不失一般性,基于哈密顿原理建立轴-板耦合系统动力学模型,对该系统进行功率流分析,识别振动传递主要路径。通过数值仿真,计算该系统的干扰通道和控制通道频响函数,研究该控制方案可行性。采用自适应控制算法,计算主动作动器对板振动抑制效果。仿真结果表明,控制后轴通过轴承向板流入的功率减小,轴-板耦合系统中的功率流方向改变,并且板振动通过主动控制被有效抑制。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制研究

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行了建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行了对比,在验证了模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行了控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行对比,在验证模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

舰船浮筏混合隔振系统建模及约束输出控制策略

针对舰船内部动力机组浮筏系统低频隔振效果不佳的问题,提出有源前馈控制解决方案。建立由多向扰动振源、分布参数主被动一体式隔振器、中间柔性筏体及弹性安装基础组成的浮筏混合隔振系统结构声传递广义数理模型。基于导纳矩阵理论,定量考虑实际作动器输出的阈值限制,给出浮筏混合隔振系统动态传递特性统一数学模型。从声振能传递与控制角度揭示系统耦合振动机理并给出浮筏系统隔振设计遵循准则。研究表明,力矩激励在浮筏隔振系统能量传输中扮演重要角色,应尽量减少力矩扰动所致能量注入;中间筏体结构柔性及与隔振器内共振的耦合交互作用使中高频段系统隔振性能恶化;全主动控制策略可结合上、下层主动控制策略在低、中高频段的振动控制优势,能实现宽频域内声振能控制最优化。     

两端剪力薄膜支撑圆柱壳体的点导纳特性

针对两端剪力薄膜支撑各向同性圆柱壳体的动力响应问题,基于多种经典薄壳理论及模态叠加原理,考虑到非径向振动惯性项的贡献,同时计入正余弦模态的响应,推导了圆柱壳体同时受简谐集中力与力矩激励下的力导纳、力矩导纳以及耦合导纳的完整解析表达式。算例表明,圆柱壳体运动方程中的非径向振动惯性项对各阶模态及导纳幅频的预估精度影响显著;耦合导纳实部具有可负性规律,对输入壳体的振动能量起着重要作用。旨在为两端剪力薄膜支撑圆柱壳体结构的减振降噪和以其为支承基础的主被动隔振系统的设计提供理论指导。     

用磁致伸缩作动器进行主动隔振的研究

本文对用磁致伸缩作动器的主动隔振系统进行了试验与分析。建立了采用此作动器的模拟试验台及控制模型，得到了被隔振机械主要工作频率成份的隔振量提高12dB和500HZ内总隔振量提高7．2dB的较满意的结果。为振动的主动控制应用于工程实际奠定了良好的基础。分析表明，该隔振系统为一主动惯性效应系统。对系统实施主动隔振，并没有恶化振源的运动状态。     

基于主动支承的推进轴系横向振动传递控制方法研究

为减小螺旋桨激励下推进轴系的横向振动传递,提出了一种基于主动支承的控制方法。该方法在艉轴承处按垂直、水平两个正交方向布置连接艉轴承与壳体的主动支承,支承内部安装电磁作动器并采用直接速度反馈,抑制螺旋桨横向激励通过艉轴承支承向壳体传递,降低螺旋桨横向脉动力诱发的壳体表面振动与声辐射。建立了桨轴系-主动支承-壳体的耦合动力学模型与壳体声辐射计算模型,通过仿真揭示了主动支承对螺旋桨激励下的壳体表面声功率具有明显的抑制效果,还给出了原理性实验验证,结果表明正交主动支承能够衰减轴端激励引起的壳体表面法向振速。     

含附体结构主被动隔振系统的性能分析EI北大核心CSCD

针对典型的多振动传递路径系统,建立了附加弹簧的双层主被动隔振系统模型,分析了刚性基础和弹性梁基础的情况下该系统的力传递率和能量传递特性,讨论了附体刚度、阻尼比、基础刚度等系统参数对隔振性能的影响,并分析了有源控制的作动器位置对系统隔振性能的影响,为含附体结构主被动隔振系统的设计提供了理论依据。     

基于0-3方向极化的PLZT作动器的开口圆柱壳的主动振动控制

基于理论分析及实验研究建立了沿0-3方向极化的PLZT光致伸缩作动器产生的光致应变随光照时间动态响应的本构方程,研究了光照强度、PLZT作动器的厚度与作动器产生的饱和光致应变及时间常数的关系。在此基础上研究了能产生非均匀控制力/力矩的新型四区域光致伸缩作动器对开口圆柱壳的主动振动控制。针对光致伸缩作动器产生驱动应变的特点,设计了速度反馈定光强半周期控制的控制策略,仿真结果表明,所提出的主动控制策略可以有效地抑制圆柱壳的振动。通过与沿0-1方向极化的PLZT作动器对比表明,由于沿0-3方向极化的PLZT作动器响应速度快,在相同光强下对圆柱壳的控制效果更好,且光照强度赿大控制效果越好。     

压电-黏弹性材料混合隔振器的设计与研究

为了降低振动载荷对结构的影响,以叠层式压电作动器作为主动隔振元件,以黏弹性材料作为主体设计被动隔振元件,提出了一种新型混合隔振器。以模拟刚体卫星为研究对象,建立了整星混合隔振系统的动力学模型,对混合隔振器的隔振原理进行了理论分析和数值仿真,在此基础上,利用单输入多输出PID控制方法设计主动控制器,对模拟刚体卫星混合隔振系统进行了试验研究。仿真和试验结果表明,与单纯被动隔振器相比,混合隔振器能够有效降低传递到结构上的振动载荷,特别是在结构固有频率附近隔振效果更加明显,从而显著提高了结构的安全性和可靠性。     

橡胶压电堆隔振系统参数最优化反馈控制

为了减小振动对飞行器上仪器的影响,设计了一种橡胶和压电堆相结合的主被动一体化隔振器,提出了一种基于遗传算法并考虑系统稳定性的反馈参数优化方法,并对该系统的隔振效果进行实验验证。建立了该隔振器结构的动力学模型,通过实验对橡胶和压电堆进行参数识别。以系统的振动传递率为目标函数,考虑控制系统的稳定性,以稳定条件作为约束条件,应用遗传算法得到最优化的速度反馈控制参数。搭建实验平台并采用最优化的控制方法进行隔振控制实验。实验结果表明,主被动一体化隔振系统比单纯的被动隔振系统隔振效果好,而且在共振点附近减振效果最好。     

基于原点速度反馈的推进轴系横向振动传递控制研究

螺旋桨脉动力诱导的轴系-壳体耦合振动是水下航行器低频振动声辐射的重要原因之一。针对推进轴系横向振动传递控制,提出一种基于原点速度反馈的主动艉支承控制方法。建立包含六自由度主动艉支承的螺旋桨-轴系-壳体耦合振动模型,考虑原点速度反馈策略,计算主动支承对推进轴系横向振动传递的控制效果。分析结果表明,将六自由度主动艉支承用于横向振动传递抑制,能够在0～200 Hz内有效降低系统固有振动幅值,而且与推力轴承处主动控制相结合,在重点模态频率处可取得更优的控制效果。     

亚微米超精密车床振动的神经网络控制

提出了以空气弹簧和为被动隔振元件,神经网络控制的电磁作动器作为主动隔振元件的隔振系统,分析了以相对位移、等作为反馈变量条件下的系统振动传递率,证明了主、、被动隔振相结合的隔振系统于超精密度床的有效性。     

光电层合圆柱薄壳的激励特性及控制

光致伸缩材料（如铁电陶瓷材料镧改性锆钛酸铅）在高能光束照射下具有光致形变效应,可应用于柔性结构的非接触激励与控制。本文在研究光致伸缩作动器光-电-热-力等能场耦合机理基础上,构建出光致伸缩作动器的数学模型,推导出光电层合圆柱壳振动控制方程。利用模态控制因子对不同布局下作动器的控制效果做出评价,同时对变曲率圆柱壳的薄膜作用与弯曲作用进行了较深入研究。最后,利用Lyapunov与速度比例反馈控制对所提出的布局进行了振动主动控制分析,结果表明分布式光致伸缩作动器对圆柱薄壳低频振动的控制效果良好。     

压电堆式JG型复合隔振器结构设计与实验研究

复合式隔振器由剪切型橡胶隔振器与惯性式压电堆作动器组合而成,复合式隔振器结合主被动隔振器的优点,将主动构件与被动装置串联、并联,不仅可提高主动构件的稳定性,还能拓展被动隔振的有效频带。通过理论与实验方法对惯性式压电堆作动器的工作原理与动力学特性进行分析,利用所设计的压电堆式JG型复合式隔振器搭建双层隔振台架,采用滤波x-LMS自适应算法对台架进行主动控制。结果表明,在单频正弦激励下压电堆式JG型复合隔振器比单纯被动隔振装置具有更好隔振效果,80 Hz、90 Hz和110 Hz处隔振效果分别提高15 dB、16 dB和15 dB。     

精密机床的模糊PID主动隔振系统研究

针对外界振动影响精密机床加工精度的问题,在二级隔振系统的基础上,采用超磁致伸缩作动器作为执行机构,建立系统的动力学模型。根据精密机床的加工工况复杂多变的特点,提出采用模糊PID控制方法对机床的振动干扰进行主动控制。通过MATLAB/Simulink搭建隔振系统的仿真模型,分析比较被动隔振、采用PID控制和引入模糊PID控制时的隔振效果。仿真结果表明,模糊PID主动隔振系统具有更好的隔振效果,其相对被动隔振的稳定时间短,对低频干扰信号的隔离效果好;相对PID控制对系统参数变化的适应性强。     

复杂激励下有限长薄壁圆柱壳体导纳研究

导纳是衡量结构动态特性的重要指标，任何结构的振动响应特性本质上都可以用结构表面各点的导纳来表示。从经典的薄壁壳体振动方程出发，推导出有限长薄壁圆柱壳体在复杂激励下的驱动点导纳解析表达式，并对控制壳体振动响应的潜在机理进行了研究。结果发现，耦合导纳对输入壳体的振动能量可能起着重要作用。所给出的薄壁圆柱壳体导纳公式，可直接用于薄壁壳体基础上的主被动隔振研究。     

压电堆式JG型复合隔振器结构设计与实验研究

复合式隔振器是由剪切型橡胶隔振器与惯性式压电堆作动器组合而成,复合式隔振器结合了主被动隔振器的优点,将主动构件与被动装置串联、并联,不仅提高了主动构件的稳定性,也改善了被动隔振的有效频带。通过理论与实验的方法对惯性式压电堆作动器的工作原理与动力学特性进行了分析,利用所设计的复合式隔振器搭建了双层隔振台架,采用滤波x-LMS自适应算法对台架进行主动控制。结果表明,在单频正弦激励下,压电推复合隔振器比单纯的被动隔振装置具有更好的隔振效果,80Hz、90Hz和110Hz隔振效果分别提高25dB、38dB和25dB。