压电叠层作动器迟滞特性模型

压电叠层作动器是智能主动杆的关键部件,迟滞非线性是影响其控制应用的重要方面。在对迟滞特性进行分析的基础上,根据压电叠层作动器的工作特征,采用修正经典Preisach模型对压电作动器的迟滞特性进行建模,以预测压电作动器的位移输出,并进行了相应的实验分析。与随机电压序列的实测输出结果进行比较,该模型的误差范围小于2μm,明显优于线性模型,能更准确地预测作动器的位移输出,为实现精密的作动控制提供了可能。     

电磁作动器信号特性分析及建模

为对一款实验所用的定制电磁作动器进行数学建模,对电磁作动器进行大量实验和测量来采集信号数据,并通过将数据进行降噪处理和积分转换等方法分析研究了电磁作动器输入输出信号,研究拟合其数据结果,建立了此电磁作动器的数学模型。结果表明：建立了一个直观表达输入输出信号之间关系的电磁作动器数学模型,且该模型满足后续工程使用要求。     

粘贴式压电陶瓷作动器主动控制研究

该文对粘贴式压电陶瓷作动器进行了建模,导出了考虑胶层影响的压电陶瓷晶体片与被粘贴结构的力、电关系式。使用粘贴式压电陶瓷作动器,对一段细长梁中的行波传播的主动控制方法进行了理论分析。为了验证压电陶瓷作动器的控制性能,进行了相应的主动控制试验,试验结果表明在104～305Hz频段上达到了平均减小50％的扰动行波幅值的控制效果。     

容积伺服电液作动器位置控制研究

针对容积伺服电液作动器位置高精度控制问题,建立电液作动器位置控制数学模型,提出三状态反馈与三状态顺馈控制策略。该控制策略通过三状态反馈补偿系统固有频率和阻尼比,并利用三状态顺馈实现极点配置,进而对控制器进行参数优化设计,有效提高系统的动态特性。搭建容积伺服电液作动器实验平台,针对所提出的控制方法进行实验验证。研究结果表明:所提出的容积伺服电液作动器位置控制方法具有较好的控制效果,可实现电液作动器的高精度控制,控制精度达±0.01mm,将为电液作动器的工程推广与应用奠定良好的基础。     

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     

压电智能结构的阻抗法建模

采用基于机械阻抗分析的方法，推导了表面粘有压电陶瓷作动器的四边简支矩形薄板的建模过程，并进行了仿真计算。与静态分析的结果进行比较，表明阻抗法的建模过程抓住了电压陶瓷片与结构之间动态耦合的物理实质，是一种更好的建模方法。     

基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论（LQR）,建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则. 采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性,并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析. 结果表明：随着作动器数量的增加,本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快;在作动器数量相同或控制能量输入相同时,本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法.     

复合材料自适应结构中压电作动器的位置设计

采用灵敏度分析方法,研究了复合材料板壳型自适应结构中压电作动器的位置设计．通过分析各位置上压电作动器对结构各部分的控制灵敏度,获得压电作动器最佳控制效率的位置序列,并据此布置压电作动器．以不同边界条件下板梁结构的动力学响应抑制和准静态变形控制为例,进行了数值验证,证明此方法所得结果正确．该方法原理简明、计算效率高,可为板壳型自适应结构的作动器铺层位置设计和控制电压分布设计提供依据．     

发动机振动主动控制用电磁作动器的设计和动态特性研究

对一种适用于汽车发动机振动主动控制用的新型串接式高能电磁作动器进行了结构设计,计算了作动器的磁场,对作动器的片状弹簧的应力分布进行了有限元分析。同时,建立了作动器的力学模型,对其动态特性进行了仿真分析和试验研究,结果表明作动器是理想的激振源和主动控制用作动器。     

飞机作动器的故障辨识与自修复控制

为了解决作动器发生故障的飞机的角速率跟踪问题,提出了一种基本控制律加修复控制向量的自修复控制方案.该方案首先针对飞机的无故障模型,利用反步法设计角速率跟踪控制律作为基本控制律.在作动器发生故障的情况下,保持基本控制律不变,将飞机作动器视为二阶系统,设计了一种基于高增益观测器的作动器故障参数估计器,对作动器的各类故障进行辨识;根据故障辨识结果构造修复控制向量以抵消作动器故障产生的影响,保证故障后系统的跟踪性能.对某型飞机发生右副翼卡死故障进行仿真,结果表明,故障参数的估计值能够快速收敛到真值,构造的修复控制向量能够将系统性能恢复到无故障时的水平,验证了所提出的自修复控制方案的有效性.     

Modeling and optimal vibration control of conical shell with piezoelectric actuators

In this paper numerical simulations of active vibration control for conical shell structure with distributed piezoelectric actuators is presented. The dynamic equations of conical shell structure are derived using the finite element model (FEM) based on Mindlin's plate theory. The results of modal calculations with FEM model are accurate enough for engineering applications in comparison with experiment results. The Electromechanical influence of distributed piezoelectric actuators is treated as a boundary condition for estimating the control force. The independent modal space control (IMSC) method is adopted and the optimal linear quadratic state feedback control is implemented so that the best control performance with the least control cost can be achieved. Optimal control effects are compared with controlled responses with other non-optimal control parameters. Numerical simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the control scheme.     

利用响应灵敏度修正Gascogine天桥的有限元模型

用梁格法建立了香港Gascoigne天桥某一跨的有限元模型。并利用基于响应灵敏度有限元法对该有限元模型进行了修正。修正后的有限元模型计算所得到的动态响应与实测的响应比原始有限元模型所得到的吻合得好。文章表明所提方法能够对实际工程结构进行模型修正。     

基坑工程地表沉降量的空间有限元分析

用空间有限元法研究了基坑开挖过程中周围地表沉降量的分布型式、分步开挖效应及空间效应,与按二维平面问题分析的结果进行了比较分析,得出了一些有益的结论,供工程实践参考.     

自行火炮有限元参数化建模方法

该文通过对典型的CAD软件输出的有限元模型的分析，提出了自行火炮有限元参数化建模方法。通过修改节点局部坐标系实施数据转换，指出了参数化建模的关键问题，编制了相应的转换程序，可方便地处理不同的射击工况，解决了自行火炮有限元法重复建模的问题。结合某自行火炮进行了参数化建模，证明该方法技术途径可行，这对解决火炮工程问题具有重要的实用价值。     

主动振动控制的有限元分析

主动振动控制进行理论计算时,往往将体系简化为单自由度或多自由度,不能准确反映实际工程结构的真实状态。首先进行LQR主动振动控制解析计算,得到主动控制器;随之进入ANSYS/APDL环境,对振动控制体系进行有限元建模;再将主动控制器输入设计的主动振动控制程序,以对体系开展主动振动控制的有限元分析。结果表明,有限元法能够较好地实现主动振动控制,为实际工程结构的主动振动控制提供了一种有效的计算途径。     

舰船封闭式桅杆雷达隐身优化分析

桅杆作为重要的雷达反射源,直接影响到舰船的整体隐身性能,对其进行外形雷达隐身优化非常有意义.在特定的雷达探测条件下,以某封闭式八边形桅杆为例,利用自适应遗传算法,分别以威胁区域内的雷达散射截面(RCS)最大值、平均值,被监测平均概率以及大于RCS临界值的概率4种评价指标为目标函数进行桅杆形状的特征参数优化,并对不同指标的优化结果进行对比分析.优化后桅杆的隐身性能均有明显提升,4种优化结果所对应的RCS面积分布具有一定的相似性,同时结果也表明针对特征角度的RCS优化是无效的.     

脉冲磁处理法降低工程结构的焊接残余应力

尝试将脉冲磁处理方法应用到常用工程管板连接结构的降低残余应力处理中。首先采用数值模拟与试验测试相结合的方法确定结构上残余应力数值较大的“危险”区域,设计脉冲磁处理的磁化回路,采用数值模拟的方法模拟磁化过程中结构内部的磁场分布,然后选定适当的磁处理工艺对“危险”区域进行降低残余应力处理。磁处理后的测试结果表明脉冲磁处理可降低管板结构焊缝附近区域的残余应力值,残余应力状态得到明显改善。由此预计,磁处理方法可在类似的重要工程结构件上获得成功应用。     

无网格伽辽金法在施工导流二维数值模拟中的应用

针对有限元法等传统数值计算方法存在受单元网格限制、前后处理工作复杂的问题,提出应用一种数值计算方法--无网格伽辽金法,对具有简单边界条件的水利水电工程施工导流的恒定二维浅水流动问题进行了分析、计算.同时利用有限元法进行了对比计算,从流速、水位的计算结果来看,两种计算方法结果相近、误差较小,表明采用无网格伽辽金法解决此类问题是可行的.     

大坝底孔应力边界元计算分析

本文应用边界元直接列式法的基本原理及方程,编写了常量元边界元法的FORTRAN程序,用于我国某正建大型水电站大坝泄洪排砂底孔的孔口应力分析,取得了满意的结果。与传统的光弹性试验及有限元法计算结果进行比较,表明本文的方法是解决类似问题的有效手段,可供工程设计借鉴。程序可用于解决某些弹性力学平面问题,较之有限元法具有时间短、速度快、节省经费、工作量小等优点。     

非线性弹性卸荷损伤的基坑工程有限元分析

将土体非线性弹性卸荷损伤模型引入基坑工程的有限元分析中，建立非线性弹性卸荷损伤有限元方程，编制相应有限元程序，对上海外环隧道浦西连接井段的大型超深基坑工程进行有限元计算，并从基坑变形、围护墙上作用的土压力、损伤变量的发展演化等方面对有限元计算结果进行分析，计算结果表明了所建立的土体非线性弹性卸荷损伤模型在基坑工程中的可行性和适用性。