具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒日∞振动控制

以具有范数有界不确定的压电柔性结构为对象，考虑其被控模态参数的不确定性以及剔除残余模态所引起的模型误差，建立了模态空间内结构的不确定线性分式模型；根据所建立的不确定模型，设计了一个对结构进行振动控制的非同位动态输出反馈H∞控制器，并将不确定闭环系统的极点配置在所预设的区域；利用线性矩阵不等式方法，将具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒H∞振动控制问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题．仿真结果表明，所建立的模态不确定模型是合理可行的，系统在控制结构低频模态的同时，能很好地抑制在非同位控制中因模型降阶而带来的高阶模态溢出；与单纯的鲁棒H∞控制方法相比较，采用带极点约束的鲁棒H∞控制方法对不确定柔性结构进行振动控制，可保留很好的稳态响应，同时也获得了更理想的动态响应特性．     

结构声辐射主动控制中模态辐射效率分析

结构声辐射主动控制的“控制溢出”是一个重要问题，它直接关系到结构声辐射主动控制的成败。本文从“结构模态声辐射效率”出发，提出了结构声辐射“优势模态”和“劣势模态”新概念，全面阐述了振动结构中各种模态对声场的影响，为解决低频结构声辐射主动控制中“控制溢出”的理论问题提供了一条有效的途径，文章中以四角简支矩形板为研究对象，对其模态辐射效率进行了理论导并进行了结构声辐射主动控制实验验证，得出了和文中一致     

具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒H∞振动控制

以具有范数有界不确定的压电柔性结构为对象,考虑其被控模态参数的不确定性以及剔除残余模态所引起的模型误差,建立了模态空间内结构的不确定线性分式模型;根据所建立的不确定模型,设计了一个对结构进行振动控制的非同位动态输出反馈H∞控制器,并将不确定闭环系统的极点配置在所预设的区域;利用线性矩阵不等式方法,将具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒H∞振动控制问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题.仿真结果表明,所建立的模态不确定模型是合理可行的,系统在控制结构低频模态的同时,能很好地抑制在非同位控制中因模型降阶而带来的高阶模态溢出;与单纯的鲁棒H∞控制方法相比较,采用带极点约束的鲁棒H∞控制方法对不确定柔性结构进行振动控制,可保留很好的稳态响应,同时也获得了更理想的动态响应特性.     

结构模态控制的“溢出”问题及控制策略

结构模态控制是结构振动控制的重要技术,通常利用控制前少数阶振型反应来达到结构振动控制的目的。但如果处理不当,往往会产生控制溢出或观测溢出等问题。文中从理论上讨论了结构模态控制的稳定性问题。证明了未控模态或剩余模态的失控将影响控制系统的性能而导致整个系统的振动不稳定。     

单臂柔性机械手的H_∞鲁棒控制

研究单臂柔性机械手的Ｈ∞控制和溢出抑制问题．用Ｌａｇｒａｎｇｅ假设模态法对柔性臂进行建模，截断高阶模态构造柔性臂的降阶模型．基于这个降阶模型，应用Ｈ∞控制理论设计一鲁棒降阶控制器．这样设计的闭环系统不但具有良好的跟踪性能，而且能够抑制溢出现象．最后实例数值仿真结果表明了设计的有效性     

自适应桁架结构局部积分力反馈振动阻尼控制研究

本文主要研究自适应桁架结构的振动控制理论和方法，将结构中主动构件的局部弹性内力经过积分和比例反馈控制器运算后，得到主动构件的输出控制力，以实现结构的振动阻尼控制。文中还引入模态应变能因子的概念，建立了主动构件配置的多目标优化函数，以研究其优化配置问题。通过一平面自适应桁架结构的优化配置计算和数值仿真，说明了文中所述控制方法的有效性。     

传感器优化配置的修正逐步累积法

讨论了模态实验中传感器的配置问题。利用结构振型矩阵转置的QR分解得到传感器的初始配置。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元为目标函数，利用本文提出的修正逐步累积法得到传感器的配置，并提出传感器配置必须结合优化效果和经济性2方面综合考虑。     

基于钻柱扭转杆模型的扭矩负反馈减振系统优化设计方法

扭矩负反馈减振是控制和消除钻柱周向粘滑振动较为有效的方法之一。原有的扭矩负反馈减振系统优化设计是在将钻柱系统看作单自由度扭转摆的基础上进行的。针对大位移井中这种简化不合理的问题，通过将钻柱系统简化为连续质量扭转杆，建立了基于钻柱扭转杆模型的扭矩负反馈减振系统分析模型，推导出了其非零虚部极点方程。利用非零虚部极点方程的复数解与模态振动的频率及模态衰减指数间的对应关系，提出了以综合模态减幅系数最小化为目标的新的扭矩负反馈减振系统优化设计方法。数值模拟结果表明，对不适于简化为扭转摆的钻柱系统，采用基于钻柱扭转杆模型的新方法进行设计可以取得相对较好的减振效果。     

压电柔性臂的传感器/致动器优化配置与振动主动控制

以欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)悬臂梁为模型,对压电柔性臂系统的传感器/致动器的优化配置和振动主动控制问题进行推导,简化了智能压电柔性臂系统的动力学方程和压电传感/致动方程,并建立了系统状态空间表达式.从传感器/致动器对相应模态的贡献出发,给出一种考虑模态权重的目标函数,并采用遗传算法对同位配置时的传感器/致动器的优化配置进行研究.基于优化布局结果在柔性臂上黏贴压电致动器和传感器,建立模糊逻辑控制器,对柔性臂在自由衰减和持续激励的情况下分别进行振动主动控制实验.实验结果表明柔性臂在两种激励下的振动均得到到了有效抑制,所提出的优化配置方法和模糊控制策略是可行的.     

利用模态截断技术分析多点连接主次结构耦合系统的地震反应

建立了多点连接主次结构耦合系统的数学模型，并利用模态截断技术求出各自的模态响应传递函数和位移响应，以主次结构系统的位移功率谱密度函数在整个频率域内的积分得到位移响应的均方根值并与精确解进行比较．算例表明。即使在只取主次结构前几阶模态的情况下，该方法仍具有很高的精度；将次结构视为MTMD（复合调频质量阻尼器）系统来控制主结构的位移均方响应，分析了主次结构的质量比、次结构的刚度质量比和模态阻尼比等因素对控制效果的影响，算例表明，次结构的刚度质量比是影响控制效果的关键因素．     

桥梁监测系统中梁桥静力应变传感器的优化配置

为了探索桥梁结构监测系统中静力应变传感器在梁桥中的优化配置,以简支梁桥为研究对象,以传递误差最小为优化准则建立了梁桥静力监测系统传感器优化的数学模型,根据简支梁截面弯矩与挠度的关系,建立了以控制截面挠度的传递误差为最小的目标函数,并采用遗传算法的优化计算方法,提出了适用于梁桥的基于传递误差最小准则的传感器优化配置方法。实例优化结果表明,简支梁桥的应变传感器,除在跨中控制截面布点外,其余应变传感器应均匀布置。     

考虑环境因素的分布式能源多目标优化配置

建立了分布式能源多目标优化配置模型,考虑了环境因素,以最小化传统发电与分布式能源发电的环境成本与发电成本之和、最小化配电网络损耗为目标函数.改变传统将多目标优化问题转化为单目标函数求解的做法,将粒子群算法扩展为多目标粒子群算法,并以此算法作为优化工具求解分布式能源的多目标优化配置.采用IEEE33节点系统作为算例,考虑将微型燃气轮机并网的优化配置问题.算例结果表明,该多目标优化配置策略能够为决策者提供可供个性化选择的多样化配置方案,各种优化配置方案与没有分布式电源安置相比,可降低系统网络损耗、改善系统可靠性指标和电压水平并降低污染气体排放.     

广义系统变结构控制设计的一个新方法

本文基于广义系统的Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ结构分解,给出了仅利用其慢子系统设计广义系统变结构控制的新方法,并将这一方法应用于广义不确定系统,得到了可配置极点的滑动模态和较少保守的变结构控制器．最后用一个四阶广义系统说明了方法的应用．     

变姿态柔性机械臂横向振动主动控制理论与实验

综合模态控制和极点配置方法来抑制变姿态柔性机械臂的横向振动.建立了工程适用的柔性机械臂回转系统简化动力学模型,通过模态滤波器和状态观测器实现机械臂末端横向加速度到模态速度和模态位移的转换,结合极点配置法获得当前姿态下系统的模态增益系数,可计算得到模态控制力和实际控制力.实现了基于NI控制器和回转液压作动器的主动控制实验系统,开展了变姿态条件下柔性机械臂横向振动主动控制实验,结果验证了上述方法对变姿态条件下柔性机械臂横向振动抑制的有效性.     

基于钻柱扭转杆模型的扭矩负反馈减振系统优化设计方法

扭矩负反馈减振是控制和消除钻柱周向粘滑振动较为有效的方法之一。原有的扭矩负反馈减振系统优化设计是在将钻柱系统看作单自由度扭转摆的基础上进行的。针对大位移井中这种简化不合理的问题,通过将钻柱系统简化为连续质量扭转杆,建立了基于钻柱扭转杆模型的扭矩负反馈减振系统分析模型,推导出了其非零虚部极点方程。利用非零虚部极点方程的复数解与模态振动的频率及模态衰减指数间的对应关系,提出了以综合模态减幅系数最小化为目标的新的扭矩负反馈减振系统优化设计方法。数值模拟结果表明,对不适于简化为扭转摆的钻柱系统,采用基于钻柱扭转杆模型的新方法进行设计可以取得相对较好的减振效果。     

通过声辐射模态研究结构噪声的有源控制

以简支矩形板为例 ,通过声辐射模态控制结构噪声 ,并分析了声辐射模态的数学和物理意义 研究发现在中、低频时 ,辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低 本文以点力作动器作为控制力源 ,以声功率最小化为控制策略进行主动控制 并且进行了数值计算研究     

含控制延时的离散滑模变结构控制

讨论了变结构采样控制系统中离散滑动模态存在的条件和满足条件的结构控制逻辑方程，提出了采样系统的控制延时问题及其数学描述，在此基础上，针对数字控制式调速系统，给出了含控制延时的离散滑模变结构控制器的设计方法，并进行了仿真验证。     

高架桥梁地震响应磁流变阻尼器(MR)半主动控制

通过比较被动、主动控制方法的控制效果,研究了磁流变(Magneto-Rheological)阻尼器半主动控制方法在高架桥梁抗震控制中的作用。根据高架桥梁的结构特点,将典型的墩-支座-桥面结构简化为一个两自由度的线性系统,依据3个设计目标:最小化支座响应、最小化桥墩响应及最小化两者响应,分别用高阻尼的橡胶支座进行被动控制、用二次线性调节器(LQR)方法进行主动控制、以MR阻尼器为半主动控制设备,用二次线性调节剪切最优控制器(LQR-Clipped)控制方法进行半主动控制。分别使用上述3种控制方法对同一个系统,在EI-Centro、Gebze、Maxico3种地震激励下进行数值计算。数值结果表明,在最小化支座响应及最小化两者响应控制目标时,MR半主动控制与主动控制具有相同的控制效果,但在最小化支座响应时,桥墩的响应很大;然而,最小化两者响应时,支座及桥墩均有很好的控制效果。     

含控制延时的离散滑模变结构控制

讨论了变结构采样控制系统中离散滑动模态存在的条件和满足条件的变结构控制逻辑方程，提出了采样系统的控制延时问题及其数学描述，在此基础上，针对数字控制式调速系统，给出了含控制延时的离散滑模变结构控制器的设计方法，并进行了仿真验证。     

结构与控制系统的一体化设计--柔性臂和控制系统的融合设计

将结构柔性动力学理论和现代控制理论相结合,以单输入输出的柔性臂控制为例,在机械系统的转动惯量最小化、一阶固有频率最大化和系统暂态响应控制能量最小的多目标评价下,通过柔性臂的结构尺寸、驱动力的作用位置和系统状态反馈的增益等设计变量的融合设计,实现柔性臂机电系统暂态响应等综合性能的提高．提出了对于多刚体多柔体耦合的复杂机电系统设计,应用模态法降低控制器维数,通过融合设计实现机电耦合设计的方法．从复杂的结构、控制系耦合特征出发,提出了结构与控制系统一体化工程设计的实现方法．以传统的结构和控制反复设计为比较对象,证明了此方法对于解决机械结构参数和控制参数之间的强耦合、提高系统综合性能的有效性．