压电智能结构传感器/作动器位置优化研究

研究压电主动结构振动控制当中传感器／作动器的位置优化问题。从系统的状态空间方程出发,在系统可控性、可观性Grammian矩阵特征值的基础上来描述性能指标,以控制能量最小化和传感能量最大化作为优化目标,利用遗传算法（GE）进行优化计算,计算过程中对传感器／作动器的位置采用二进制编码加以描述。通过对一压电板结构的仿真计算对该方法进行了验证,优化计算结果与枚举法结果完全相符,从而证明了方法的有效性。     

空间智能桁架作动器/传感器位置优化中的遗传算法应用

研究了空间智能桁架振动控制中的作动器／传感器位置优化问题。在对作动器／传感器进行动力学建模的基础上,推导出整个空间桁架机电耦合作动方程和传感方程。基于作动效率和观测效率,提出了不依赖于控制方法的位置优化准则,采用遗传算法对作动器／传感器位置进行了优化。最后针对空间智能桁架进行了位置优化仿真和模糊振动控制仿真,仿真结果验证了遗传算法优化此类问题的优越性、可信性。     

振动主动控制中的作动器技术

介绍了振动主动控制中广泛应用的各种不同类型的作动器,并对它们的工作原理、特点和适用范围进行了分析。     

基于改进遗传算法的空间桁架结构振动传感器/作动器布局优化研究

针对大型空间桁架结构振动控制中的传感器/作动器布局优化问题,本文提出一种基于网格坐标的改进遗传算法,通过网格坐标二进制编码方式有效解决了节点序列编号与实际空间位置解耦的问题,并结合精英保留策略显著提升了搜索效率。在大型空间桁架结构上的仿真实验验证表明:该方法在提升适应度值的同时加速了收敛过程,表现出优异的搜索效率与稳定性,为大型空间桁架的结构振动控制提供了可靠的技术支撑。     

基于集成学习方法的机电作动器故障诊断框架

针对飞行器综合性能不断提高的发展需求,对机载机电作动器（EMA）进行健康管理尤为关键。文章以EMA作为研究对象,重点研究基于集成学习方法的故障诊断框架来解决飞行器可能存在的健康管理问题：对比不同集成学习策略间的优劣,提出一种以Boosting集成学习方法为核心的故障诊断框架。该方法的建立以XGBoost、LightGBM和CatBoost模型为基础,相较于时下流行的深度学习框架,其占用的计算资源更少,模型的可解释性更强。试验结果表明,该框架相较于传统机器学习方法准确率提高10%,相较于深度学习方法训练时间减少75%,且内存占用率更低,具有较强的工程应用价值。     

作动器与传感器优化配置的逐步消减法

本文基于离散系统可控性和可观性的原则,提出一种选择作动器和传感器配置位置的次优方法,它根据每个作动器／传感器的可选位置对可控度／可观度的贡献大小,逐步消减作动器／传感器的可选位置,直到作动器／传感器的可选位置为希望的作动器／传感器数目为止。这种方法简单而且计算效率高。通过对一个空间桁架结构的作动器／传感器的优化配置研究,说明了这种方法的有效性。     

八作动器隔振平台的通道耦合分析及解耦控制

分析一种对称结构的八作动器隔振平台的通道耦合特性。分析表明由于结构对称,当有效载荷质心位于平台纵轴的延长线上,且有效载荷的惯性主轴与平台对称轴平行时,平台可分解成两个独立的单自由度系统和两个2阶耦合子系统。利用矩阵同时对角化方法对平台的2阶耦合子系统进一步解耦,仿真结果显示解耦控制能够衰减被动隔振的谐振峰,改进平台的隔振性能。     

基于压电叠层作动器的柔性自旋导弹振动控制

针对柔性自旋导弹弹性振动问题,提出将压电叠层作动器应用于导弹弹性振动控制方法。将导弹简化为非均匀自由-自由Timoshenko梁模型,考虑陀螺效应和推力作用,将压电叠层作动器应用于导弹弹性振动,基于有限元方法建立含有压电叠层作动器的柔性自旋导弹动力学模型,同时设计模糊滑模控制器,对质量偏心引起的不平衡响应进行数值仿真,通过与不同控制方法进行对比,验证该方法的有效性。     

光致伸缩作动器对开口球壳的主动振动控制

基于电压源模型,推导出薄膜式光致伸缩作动器应变与光强的本构关系。建立光电层合球壳系统动力学方程及模态控制方程。利用规格化后的模态控制因子对球壳子午线方向及圆周方向的薄膜与弯矩效应进行评价,不同位置下的模态控制因子为作动器布局优化提供了依据。将LQR控制算法与光源激励策略相结合,确定光电层合球壳系统的主动控制策略。进行主动振动控制仿真,得到球壳位移及控制光强响应曲线。仿真结果表明,在较低能量的控制光强下,光致伸缩作动器可实现对球壳的主动振动控制,且振动抑制效果明显。
     

采用共位配置的分布式压电敏感器和致动器的挠性结构振动控制

研究采用共位配置的分布式压电敏感器和致动器的挠性悬臂梁的振动控制问题,其中敏感器由压电聚乙二烯氟化物薄膜（PVDF）制成,致动器由压电陶瓷（PZT）或PVDF制成。本文首先建立系统的模型,设计了一种线性反馈控制方案,并应用无穷维空间的LaSalle不变原理,证明了相应闭环系统的渐近稳定性。