振动主动控制中检测器和作动器的最优配置

提出了振动主动控制系统中最大主动阻尼耗能准则，以此准则为目标函数求解检测器和作动器的最优配置问题。为了获得全局最优解，引入了模拟退火算法，并对其进行了改进。对一离散的三自由度系统和连续梁系统中检测器和作动器的最优配置进行了数值计算和实验验证，计算结果与实验结果的一致性很好，证明了所建立的准则和算法的可行性和实用性。     

离心式作动器及驱动系统研究与实现

作动器系统作为直升机结构响应主动控制系统（ACSR）执行元件的重要核心部件,其控制性能 直接关系到振动的抑制效果。本文研制了一套基于永磁无刷直流电机驱动的离心式作动器原理样机,详细 阐述了系统组成及工作原理,论述了作动器输出力频率、幅值和相位的调节方式。依据离心式作动器的原 理建立了偏心块的输出力方程,选取了 MAXON 公司生产的 EC60 flat 411678 无刷电机作为驱动源。设计 了作动器伺服控制系统,针对功率驱动中的隔离 DC/DC、自举二极管、自举电容、电流驱动能力及母线支 撑电容等关键参数进行了详细设计。通过实验验证,电机转速误差最终被控制为 1%以内,位置响应时间 小于 50mS,振动抑制在 0.0015g 以下,取得了较好的控制性能,为离心式作动器系统在直升机平台的应用 奠定了基础。     

遗传算法在结构振动控制中的应用

对遗传算法(GA)在建筑结构系统辨识、振动控制算法、结构振动控制作动器优化布置和作动器参数优化等研究方向的应用进行了较全面研究和计算机仿真分析.结果表明,遗传算法是一种高效的搜索计算和优化计算方法,这一算法非常适合处理结构振动控制领域中的诸多复杂优化问题,能够精确地识别复杂结构系统的动态响应,实现结构振动控制系统的优化设置.     

航海船舶多维振动主动控制研究

采用基于并联机构和电磁作动器的多维振动主动控制装置,实现了对船舶航行中面临的多维低频振动衰减。对振动控制装置进行了结 构设计、系统控制模型分析和控制算法研究,并制作样机进行了实验研究。样机试验结果表明,该多维减振装置能够实现船舶多维低频振动主 动控制。     

压电陶瓷在车身板件振动主动控制中的应用研究

针对汽车车身低频振动不易控制的问题,将压电陶瓷作为传感/致动元件,主动控制车身板件的振动变形,以抑制或消除车身板件的低频振动。根据致动器控制力分析和车顶棚模态分析的结果,提出了压电传感器和致动器同位对称布置的方案。采用模糊控制算法,设计了振动主动控制器,并搭建了车顶棚振动主动控制实验台。独立模态振动控制试验结果表明,采用压电陶瓷智能结构对车顶棚振动进行主动控制后,压电传感器检测到的电压降低了14%～23%,即有效控制了车顶棚的低频振动。     

一种快速收敛的遗传算法及其应用

为了解决遗传算法的收敛速度和全局收敛性之间的矛盾,提出了一种快速收敛的遗传算法,即“适应度缩放”加“有偏外来移民”的遗传算法。将该方法应用于柔性结构振动主动控制中的作动器／传感器位置及反馈增益的优化,其优化效果明显优于传统的优化算法。数字仿真结果表明,对于复杂非线性约束优化问题,该遗传算法具有较好的快速收敛性和全局收敛性,由优化了位置的作动器／传感器和优化增益的控制系统具有良好的减振效果。     

利用压电陶瓷对柔性悬臂梁进行主动控制试验研究

通过对压电陶瓷作动器(包括智能传感器和驱动器)对柔性悬臂梁进行正位反馈控制的试验研究,得到了模态振动控制与瞬时脉冲振动控制的振动响应曲线,并分别对有控与无控情况进行对比.结果表明利用压电陶瓷以及正位反馈控制算法能够有效抑制外界激励下的一阶、二阶模态振动引起的结构振动.     

基于FULMS算法的压电机敏柔性结构振动主动控制

面向航空航天器挠性结构振动主动控制研究背景,针对FXLMS控制算法无法直接从振动结构提取参考信号的缺陷,以经过传感器作动器优化配置的压电机敏柔性梁为模型结构,研究了一种基于多通道FULMS算法的结构振动主动控制器.针对参考信号取自激振信号和直接取自振动结构两种情况,对FXLMS控制算法及FULMS控制算法进行了仿真分析与验证;结果表明FXLMS算法高度依赖参考信号选取,FULMS算法相对FXLMS算法具有更好的收敛性,且能够实现参考信号直接提取策略.在此基础上构建了测控系统和实验平台,进行基于多通道FULMS控制算法的压电柔性结构振动主动控制实验,验证了参考信号从振动结构中直接提取策略的可行性与多通道FULMS控制算法的有效性.     

超精密机床溜板的模糊—PID振动主动控制研究

振动是影响超精密加工质量的关键因素之一,而溜板的横向振动将通过刀架直接影响被加工工件的表面质量。为此,本文提出了溜板的振动主要控制。作动器采用自行研制的主动空气轴承作动器,以实现无摩擦接触,从而实现溜板纵向运动中的横向振动控制。控制采用模糊－PID控制,误差大时,采用模糊控制;误差小时,采用PID控制。实验结果表明,基于主动空气轴承的模糊－PID控制可以有效地减小溜板振动。     

基于可靠性的框架结构作动器/传感器最优配置

建立在模态可控度及最小费用函数的基础上，针对目前因使用组合优化来布置作动器计算量大的缺点，采用遗传算法来确定振动主动控制中作动器的最优配置．为适于框架结构的具体计算，对常规遗传算法约束条件的处理进行了改进．考虑到主动控制系统的可靠性，为了进一步确定作动器／传感器的最优配置，本文定义了一个可靠性指标，采用常规的Monte-Carlo法计算各种配置的可靠性，在可靠性基础上最终确定最优配置方案．本文最后给出了计算实例。     

轴承-转子系统运动分析及主轴振动的相位控制

为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流量平衡法求得可倾瓦轴承的供油流量,并离散雷诺方程求出了可倾瓦轴承的油膜力;通过欧拉法得出了可倾瓦轴承转子轨迹,并通过空间直线方程得出了主轴前端转子运动轨迹;通过电磁致动器作为辅助控制装置调节可倾瓦轴承转子的切向加速度和法向加速度.算例的仿真结果显示可倾瓦轴承转子的轨迹收敛成圆形,并减小了前后轴承的相位差,主轴前端振幅降低了60.26%.      

Pneumatic active suspension system for a one-wheel car model using fuzzy reasoning and a disturbance observer

This paper presents the construction of a pneumatic active suspension system for a one-wheel car model using fuzzy reasoning and a disturbance observer. The one-wheel car model can be approximately described as a nonlinear two degrees of freedom system subject to excitation from a road profile. The active control is composed of fuzzy and disturbance controls, and functions by actuating a pneumatic actuator. A phase lead-lag compensator is inserted to counter the performance degradation due to the delay of the pneumatic actuator. The experimental result indicates that the proposed active suspension improves much the vibration suppression of the car model.     

压电薄膜和模糊控制在板的弯曲扭曲振动控制中的应用

研究了具有压电式传感器和调节器的板振动的能动控制的方法。为了增强其实用性，设计制作了控制系统，并且采用模糊控制方法来抑制板的振动。实验结果证明了这种方法的有效性。     

Improved Active Vibration Isolation Systems

The control force, feedback gain, and actuator stroke of several active vibration isolation systems were analyzed based on a single-layer active vibration isolation system. The analysis shows that the feedback gain and actuator stroke cannot be selected independently and the active isolation system design must make a compromise between the feedback gain and actuator stroke. The performance of active isolation systems can be improved by the joint vibration reduction using an active vibration isolation system with an adaptive dynamic vibration absorber. The results show that the joint vibration reduction method can successfully avoid the compromise between the feedback gain and actuator stroke. The control force and the object vibration amplitude are also greatly reduced.     

增程器轴系不对中故障动力学响应特性分析

通过分析增程器轴系在不对中故障时的运动状态与受力情况,建立增程器轴系的动力学模型,并利用多体动力学软件对增程器轴系平行不对中、偏角不对中、综合不对中三种类型的故障进行仿真,分析不同类型不对中故障产生的动力学响应特性。结果表明,系统振动频谱中1谐次和2谐次的幅值可作为增程器轴系不对中故障诊断特征参数,平行不对中导致2谐次的幅值大幅增长,偏角不对中使1谐次幅值变化明显;增程器轴系左右两侧在2谐次下的振动相位差可进一步对不对中故障类型进行辨识,其中平行不对中故障时轴系两侧振动相位差接近0°,偏角不对中故障时轴系两侧振动相位差接近180°,综合不对中故障时轴系两侧振动相位差远大于180°。     

书本式分布作动器及可控约束阻尼层结构控制的实验研究

利用压电材料的逆压电效应,研制了一种新型压电作动器———书本式分布作动器,讨论了作动器的附加位置,采用比例反馈进行了主动控制试验,通过试验给出了单位电压的控制效果与书本式分布作动器的压电片层数的关系．研究结果表明,书本式分布作动器是一种能在较低驱动电压下产生较大作动力的作动器,它和约束阻尼层结合构成的可控约束阻尼层主被动一体化控制技术对于薄壁结构振动的抑制效果显著,有着较好的工程应用前景     

AMT车辆节气门执行器的仿人智能模糊控制

讨论了将仿人智能模糊控制器应用于汽车自动变速器发动节气门招待器的思路和设计方法，给出了所设计的电液式节气门执行器的结构，控制系统的组成，仿人智能模糊控制器的原理和控制算法及实验结果，实际应用证明电液式节气门招待器采用仿人智能模糊控制能很好地保证招待器的快速性，平衡性和较高的控制精度，其性能满足实际应用的要求。     

牙轮钻机垂直振动分析及控制

从理论上分析了垂直振动的产生原因及其与钻进参数的关系。在此基础上，应用模糊控制理论，提出了垂直振动超限时改进的一维模糊控制方法及控制策略，并在牙钻机实验台上进行了控制实验。结果表明，当垂直振动超限时，该控制方法可使其迅速降至设定值附近；当垂直振动小于设定值很多时，钻进参数会自动提高，以保证钻进效率。     

多个简谐振动的合成

在一维、二维及三维坐标中合成多个同频率、不同频率简谐振动,并基于MATLAB软件绘出不同频率简谐振动合成的波形及轨迹.结果显示,多个一维同频率简谐振动可合成为一个同频率的简谐振动;n个一维同振幅、同相位频率相差不大简谐振动的合成结果是形成（n-1）个拍;多个二维同频率简谐振动的合振动是两个相互垂直同频率简谐振动的叠加,合振动的轨迹为椭圆;多个三维同频率简谐振动的合振动是3个相互垂直同频率简谐振动的叠加,合振动的轨迹为椭圆.多个一维频率比为有理数简谐振动的合振动具有周期性,而多个一维频率比为无理数简谐振动的合振动则无周期性;多个二维、三维频率比为有理数简谐振动合成的轨迹是稳定的闭合曲线,而多个二维、三维频率比为无理数简谐振动合成的轨迹则是复杂的非闭合曲线.