空间两连杆柔性构件弯扭耦合振动主动控制

为了研究空间柔性结构的耦合振动，提出一种由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统，对此柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究，运用拉格朗日方程和假设模态法推导了此柔性系统的动力学方程．在柔性杆根部粘贴一只压电扭转驱动器抑制柔性杆的扭转振动，在柔性梁根部粘贴一只压电剪切驱动器抑制柔性梁的弯曲振动．采用一种基于Lyapunov稳定性的速度反馈控制策略进行了实验仿真研究．结果表明, 施控后的系统是稳定的，弯扭的各阶模态均能得到有效抑制，柔性梁末端的位移振动能得到显著衰减．     

振动主动控制中线性二次型最优控制问题研究

针对空间柔性构件的特点,研究了一类由柔性杆、传感器、压电扭转致动器组成的柔性杆系统的扭转振动.运用拉格朗日方程和假设模态法建立了系统的动力学方程,采用线性二次型最优控制对柔性杆的扭转振动进行了主动控制.对二次型指标中的加权矩阵的选择方法进行了深入探讨,提出一种基于遗传算法并带约束条件的加权矩阵的选择方法.数值仿真结果表明,所提出的加权矩阵的选择策略是有效的,施控后系统的扭转振动能得到有效衰减.     

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。     

基于能量最小准则确定驱动器位置及仿真

在研究智能结构振动主动控制驱动器的位置优化问题中,首先推导了压电传感方程和压电致动方程,然后根据控制信号能量的表达式,以控制能量最小为目标函数,压电驱动器的位置坐标为变量,对压电驱动器的位置进行优化。最后结合智能简支梁实例应用matlab软件计算出其粘贴压电驱动器的最优位置,并通过编写APDL(ansys parameter design language)程序对粘贴有压电材料的智能简支梁结构进行瞬态动力学分析,实现对智能梁的振动控制仿真。仿真结果表明,此种方法能有效地抑制智能梁的振动。     

智能桁架振动控制中主动杆件多目标最优配置

在智能桁架机构机电耦合静／动力分析模型基础上,给出结构系统压电元件对变形的检测方程,并分析系统动态特性,除位移模态外,得到了系统电势模态。进一步采用独立模态空间控制方法对结构振动进行控制,并进行主动杆件多目标最优配置研究。除控制能量最小化外,对非控模态的控制溢出和观测溢出最小化是另外两个优化配置目标函数。算例表明了分析方法的可行性和有效性。     

压电悬臂梁振动的模态控制

结合有限元分析方法与模态控制来抑制悬臂梁的振动.采用有限元分析方法研究悬臂梁的动态特性,建立其动力方程.在悬臂梁振动时应力最大或次最大处的上、下表面同位配置压电片,作为抑制悬臂梁振动的致动器.基于模态控制方法,设计了模态传感器和模态致动器.采用模态速度负反馈进行反馈控制,以此计算出各个作为致动器的压电片的控制电压,以抑制悬臂梁的振动.通过算例进行数值仿真,结果表明,以此方法布置压电片和输入控制电压,能迅速抑制悬臂梁的振动,可单独或同时控制几阶模态振动.     

智能结构中致动器位置和尺寸的优化研究

在研究智能结构振动主动控制致动器的位置和尺寸优化问题中,首先推导了多压电片传感方程、致动方程和结构的动能、势能表达式,并结合模态的可控性、可观性以及模态价值构建致动器位置尺寸优化准则;然后结合智能简支梁实例计算出其粘贴压电致动器的最优位置和尺寸,并通过编写APDL(ansys parameter design language)程序对粘贴有压电材料的智能简支梁结构进行瞬态动力学分析,实现对智能梁的振动控制仿真。     

压电悬臂梁多模态发电装置的仿真与试验

为了解决压电悬臂梁发电装置俘获低频振动时,结构共振频率带宽小不能完全发挥其发电能力的问题,对压电悬臂梁进行模态分析,结合汽车轮胎压力检测系统中自供电的要求与悬臂梁式发电装置振动模态的特点,提出利用弯曲振动模态和扭转振动模态构成压电悬臂梁发电装置,利用分布式的质量块布置方式实现弯曲模态与扭转模态的解耦,并使用有限元方法对其进行仿真计算。仿真结果表明:在一阶弯曲模态固有频率为12.6Hz不变的条件下,通过调整质量块分布位置,将弯曲模态的固有频率降低到17.2 Hz。对改进的压电悬臂梁发电装置进行试验,结果表明其发电能力是同条件下传统的集中质量块式悬臂梁发电装置的1.4倍。     

多层框架结构平移-扭转耦联响应的智能隔震控制

采用一类压电材料控制器，首次对建筑结构平移一扭转耦联振动主动控制进行了探索。将压电控制器分两组设置在结构底层柱下端，建立了基于线性二次型Gauss控制理论的主动控制方法，对随机地震激励下的结构振动进行了隔离。计算实例分析结果表明：应用该方法，框架结构的平移振动和扭转振动均得到有效控制，隔震效果理想，实用性好。     

空间非对称框架结构偏心扭转地震反应的控制

首先根据空间非对称框架结构的特点以及实施扭转振动控制的要求，采用当前发展较为成熟的RB（叠层橡胶支座）和LRB（重叠铅芯橡胶支座）作为调控隔震元件，建立了一种空间杆一层间计算模型。作者开发了多维地震动输入下的三维线性，非线性动力时程分析程序，对一典型多层非对称框架结构采用传统非隔震和基础隔震方案，水平输入地震波，进行了一系列的平动-扭转耦联地震反应对比分析，结果表明，通过设置隔震支座，可有效控制非对称建筑结构在地震激励下的偏心扭转效应。     

Active vibration control of multibody system with quick startup and brake based on active damping

1 INTRODUCTIONIn micro-electronics manufacture , a lot ofequipment must move fromone position to an oth-er position,then stop and perform a task. Afterthat they will start at another position.Fromstar-tup to brake , if the vibration of system is toogreat ,the vibration range may exceedthe precisionof fixed position.In recent years , many scholars[1 10]have re-searched suppression of vibration by utilizing pie-zoelectric structure . Kaji wara et al[2]studied ac-tive control of the vibratio…     

大跨空间结构动力响应模糊控制

针对大跨空间结构动力灾变主动控制问题,设计了一种超磁致伸缩作动器.介绍了主动控制系统的工作原理,并建立了受控系统的空间状态方程,采用遗传算法对大跨空间结构主动控制作动器的布置位置进行了优化设计.分析了模糊控制系统的基本结构及模糊控制器的制作原理和方法,并设计了标准模糊控制器.应用MATLAB软件对大跨空间网架结构振动进行了模糊控制分析,结果表明,超磁致伸缩作动器具有良好的作动效应,利用遗传算法有效地提高了主动控制优化设计效率,同时实现了对结构的整体优化,模糊控制能够有效地降低大跨空间结构的振动反应,是一种较好的结构振动控制方法.     

Research of the algorithm of the closed-loop control system to control the piezoelectric actuator

The piezoelectric actuator has been widely used in precision instruments and precision control. However, hysteresis, nonlinearity and creep exist in the actuator, which limit actuator applications and affect accuracy. This thesis introduces fuzzy control as the algorithm of a closed-loop control system to control the piezoelectric actuator. Fuzzy control can make this closed-looped system not only have high linearity, repeatability,accuracy and few overshoot, but isalso easily used.     

Optimization of actuator/sensor position of multi-body system with quick startup and brake

A new method was put forward to optimize the position of actuator/sensor of multi-body system with quick startup and brake. Dynamical equation was established for the system with intelligent structure of piezoelectric actuators. According to the property of the modes varying with time, the performance index function was developed based on the optimal configuration principle of energy maximal dissipation, and the relevant optimal model was obtained. According to its characteristic, a float-encoding genetic algorithm, which is efficient, simple and excellent for solving the global-optimal solution of this problem, was adopted. Taking the plane manipulator as an example, the result of numerical calculation shows that, after the actuator/sensor position being optimized, the vibration amplitude of the multi-body system is reduced by 35% compared with that without optimization.     

基于压电堆的网壳振动智能控制研究

利用压电材料的压电效应机理,设计出一种压电主控作动杆件,分析其工作原理和设计方法.然后利用模糊智能控制进行仿真,将其应用于网壳结构振动智能控制分析中,结果表明压电主控作动杆可有效地减小结构的加速度和位移响应,为其在桁架结构中的应用打下良好的基础.     

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.     

张拉整体结构振动最优控制的作动器优化配置简

The simulated annealing algorithm is employed to implement the actuators placement optimization for a tensegrity structure, and the effect of actuator positioning on the vibration control of the structure is analyzed. To this end, the ANSYS model of a 4-floor tensegrity structure is built, and the state space control equation of the structure through mode transform and mode truncation is deduced. Based on optimal vibration control for the tensegrity structure, the energy of the system with respect to actuator locations is chosen as the optimal criterion. Simulation results indicate that the optimization method is effective, and that the performance of vibration control of the tensegrity structure is improved dramatically when actuators are placed in the optimal position.