基于旋转激励作动器的工程振动控制

介绍了振动主动控制中旋转激励作动器的概念,分析了旋转激励作动器的特点。旋转激励作动器具有易集成、低功耗等优点,适用于工程应用,且随着旋转运动的引入能够解决传统直线作动器存在的行程受限问题。对基于旋转激励作动器的振动控制技术在航天、交通运输以及土木工程等不同领域的实验研究及工程应用进行了阐述。最后展望了关于旋转激励作动器的主要研究趋势,以及潜在的应用领域。     

结构振动主动控制技术的现状与发展趋向

本文对结构振动主动控制技术的现状进行了评述,介绍了受控结构的模型降阶、溢出的产生和抑制方法,阐述了目前所采用的各种控制器的设计方法及在设计过程中应考虑的几个问题(例如:模型误差及溢出、传感器与作动器的类型和位置的优化选择、参数不确定性、时滞等)以及振动主动控制系统实现时所采用的各类作动机构,指出了振动主动控制技术的发展方向。     

在主减速器斜撑杆上安装压电叠层作动器的直升机主动隔振

采用安装在主减斜撑杆上的压电叠层作动器建立了直升机主动隔振系统。基于压电材料本构关系推导了压电叠层作动器的驱动方程,建立了压电叠层作动器驱动的主减主动隔振系统动力学模型。采用了自适应滤波控制方法,通过最小均方算法实现了自适应控制。直升机主动隔振仿真实验表明了该系统具有高效的隔振效果。     

直升机振动主动控制中作动器的最佳布置研究

在振动主动控制技术中，作动器的位置对控制效果有着重要的影响，其先取是一个在可行集内确定一定数量的子集使其在给定的约束条件下性能指标达到最小的优化问题。它是一个离散的位置诉优化难以解决。遗传算法是求解这类优化问题的有效方法。文中没有 二进制码方法，而是采用了按作动器序号进行编码的方法，并提出了一种新的交叉变异方法，有效地解决了遗传算法中非二进制编码所产生的交叉操作和变异的困难。将该遗传算法求得的最优     

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅱ)--组合控制

本文是系列讲座的第二篇，涉及组合振动控制的基本问题，重点介绍近几年的研究结果。包括：各种阻尼材料及其性能，筒型粘弹性阻尼器特性及设计方法，自由和约束阻尼层结构以及粘一弹性复合结构的分析，直线式压电作动器PZT-AM和TOKIN的特性、试验及设计；在此基础上，以空间桁架为例，讨论了组合振动控制实现问题，涉及动力学特性分析和试验，用评价函数描述被动振动控制参数对主动振动控制的影响，作动器和阻尼器的优化配置等。从工程应用角度，本文指出应当建立相应的数据库，用来指导结构设计。     

压电固体作动筒及其在结构中的应用

建立了大位移压电固体作动筒（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｔｒａｉｎ ａｃｔｕａｔｏｒ， ＰＺＴ ＩＳＡ）的动力学模型。探讨了压电固体作动筒在结构应用中的力学驱动模型，研究了压电作动筒和结构之间的驱动传递关系，以及在结构应用中获得最大输出位移和最大作用力的匹配关系；研究了利用压电作动筒驱动直升机伺服襟翼的一种初步构想以及机械放大机构，用于替代现有的液压装置，对旋翼进行主动减震降噪。同时在不同的频率及负载下，对压电作动筒的驱动性能进行了实验，并作了讨论。结论表明：利用压电作动筒作为直升机伺服襟翼控制的驱动器件，可以实现对伺服襟翼的主动变形及振动控制。     

压电结构的控制-结构一体化设计

对于离散分布、同位配置压电片驱动器和传感器的压电耦合板，首先构造了四节点 Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ矩形板弯单元，从而建立了有限元模型。在此基础上，给出了主动阻尼振动控制模型。将系统的存留能量指标归结为一个 Ｌｙａｐｕｎｏｖ 方程的解。以系统的存留能量指标为适应度函数，以作动器和传感器的位置及控制增益为优化参数，利用基于共享函数机制小生境技术的遗传算法进行结构、控制设计。最后，对一悬臂压电耦合板进行了实例分析。结果表明，该方法是解决控制结构一体化设计的一种有效途径，可以得到多个最优解或次优解。     

智能抛物面天线分层序列最优控制

为了保证大型天线结构的精度,可采用智能结构控制天线形变规律。这样可以大大降低结构的重量并使结构具有更高的形状精度。为使智能天线结构处于最佳工作状态,针对智能抛物面天线结构,建立了以反射面的半光程差的平方和为首要目标,以作动器能耗最小为次要目标的分层优化模型,优化模型同时考虑结构强度约束和作动器性态约束。模型转化为两个序列二次规划问题进行求解,实现了对智能抛物面天线的准静态形状最优控制。对某6米天线结构进行了最优调控和讨论。按该模型进行调控,可以使天线在任意方向的任意载荷下实现保型调控,并使调控能耗最小。表明可以用较少的作动器实现大型天线结构的高精度控制。     

压电智能桁架结构的位移最优控制

使压电智能桁架结构中待控制节点位移的最大值达到最小，以结构强度及作动器性态作为约束条件，以作动器电压作为控制变量，建立最优控制模型。对结构进行了机电耦合有限元分析，利用线性压电学原理，导出了结构节点位移及杆件应力与控制电压的关系。模型被转化为序列线性规划问题进行求解。用数值方法模拟了结构位移控制的效果，实例表明该方法在保证强度的同时，能有效控制结构的节点位移，并可处理任意工况多位移要求的情况，这是普通结构通过初始结构设计难以实现的。     

有作动器饱和的自适应多步回推飞行控制设计(英文)

由于作动器饱和会使飞控系统的性能恶化甚至引起飞行事故 ,所以在设计阶段考虑作动器饱和的影响可以减小飞控系统设计的保守性从而显著提高系统性能。在本文的自适应 BACKSTEPPING(回推 )飞控系统设计过程中考虑了作动器的位置和速率饱和。该方案的核心思想是在发生饱和的时候重新选取控制李雅普诺夫函数和自适应律。该思想是基于如下简单事实 :出现饱和时伪控制量将发生变化。整个设计过程是对早期提出的自适应回推控制方案的一个修正。该方案的稳定性得到了严格的数学证明和仿真验证。文章最后给出了结论和对该方案的评价     

结构动力可靠性探讨

结构可靠度是结构设计的重要指标之一。在工程设计中,作用在结构上的载荷往往是一个随机过程,例如,作用在高耸结构上的阵风,作用在建筑物上的地震载荷以及作用在火箭弹体上的脉动载荷等等。本文采用结构有限元分析方法,基于首次超越破坏模型和累积疲劳损伤破坏模型,介绍了一个计算在随机载荷和随机运动约束下的结构动力点可靠度的计算系统。     

海洋平台在组合载荷作用下的随机域可靠性分析

本文对海洋平台在风、浪及海流等多种载荷组合作用下的可靠性进行了分析计算，采用优选随机载单元法进行结构数的随机域离散。文中的海洋平台算例结构表明了优选随机域单元法的高效性，以及在海洋工程的结构系统可靠性计算中的考虑载荷组合作用的必要性。     

人工智能在空腔气动/声学特性预测与控制参数优化中的应用

多参数多条件下的精准气动特性数据是进行飞行器快速设计、系统完善、性能评估、指标考核的基本前提和根本保证。基于人工智能的深度学习技术与流体力学交叉融合已成为当前发展趋势,并在湍流模型改造、系统理论建模、气动数据预测、控制参数优化、复杂流场重构等方面得到成功应用。为最大限度发挥深度学习的强大表征能力,围绕内埋弹舱作战运用和智能优化设计需求,构建了弹舱空腔气动特性多场载荷数据库,采用基于数据驱动的深度学习方法,建立了耦合因素影响下的空腔气动/声学特性智能分析深度前馈神经网络模型,实现了有限约束条件下的空腔气动/声学特性快速预测,并引入随机搜索和贝叶斯超参数优化方法增强了模型鲁棒性,为空腔噪声有效控制模型快速优化设计提供了数据基础和方法途径。     

板壳结构非线性动态随机响应的模态降阶分析

航空航天飞行器中的板壳结构在强噪声、高温和机械力载荷共同作用的环境中常会产生大振幅非线性随机振动响应,对非线性动态随机响应问题的模态降阶分析方法进行了综述。先介绍了模态降阶分析的基本原理,然后总结模态降阶技术的实现方法。分析每种方法的优缺点和适用范围,提出了目前研究存在的一些问题及今后的研究方向。     

火箭在地面风作用下的振动载荷识别

将地面风作用下的火箭作为一个非均质变截面梁,研究了非轴对称火箭的任意风向风振载荷识别问题。根据结构风振的特性,引入等效阻力系数和升力系数,利用风载荷作用下火箭的振动加速度或弯矩响应识别等效阻力和升力系数以及归一化随机载荷的功率谱。给出了等效阻力和升力系数与以往风载试验中使用的非定常阻力和升力弯矩系数的关系。     

具有多点反馈的可控约束层阻尼

讨论了具有可控约束阻尼结构的多点杂交阻尼控制问题,建立了弹性,粘弹性和多个压电片组成的多层复合梁的偏微分方程线,通过模态转换和应用粘弹性材料的振子模型对模型进行减缩。以实际中可测量量作为反馈量进行次优控制,数值模拟说明,提出了控制方式抑制振动效果好,控制电压低,易于实现。     

网壳结构稳定性分析的改进随机缺陷法智能控制

以作者前期研究的网壳结构缺陷稳定分析的改进随机缺陷法为基础,将异常值检验、临界荷载分布规律检验、设计临界荷载的取值等与随机缺陷稳定计算程序相结合,并增加智能控制模块,实时监察临界荷载分布规律及其统计参数的变化。当计算样本容量已能够恒定反映临界荷载的分布规律时即可停止整个缺陷稳定分析过程,从而使随机缺陷稳定性分析的计算工作量尽量小。计算结果表明,程序智能控制的样本数能够恒定反映临界荷载的分布规律。改进随机缺陷法智能控制程序的开发不但节约了网壳结构随机缺陷稳定分析的样本数和计算时间,而且为计算样本数的选取提供了依据,从而可针对不同分析对象确定需要的最小样本数。     

横向荷载作用下RC多T梁上部结构的受力性能

基于实体退化壳单元理论,采用分层单元模拟了混凝土和构造钢筋,采用组合单元模拟了受力纵筋;并利用弥散裂缝模型、关联流动法则和Madrid强化准则等来描述了混凝土的材料非线性,推导了非线性薄壁壳单元的统一单元模式,研究了横向荷载作用下RC多T粱上部结构的裂缝发展和钢筋屈服等性能.结果表明,RC多T梁的主梁先于横隔板开裂,与偏载加载或中载加载的加载方式无关;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,受载较大的主粱荷载横向分布系数略趋于不利变化;偏载加载至结构破坏时,部分主粱的纵向受力钢筋已进入塑性阶段,而中载加载至结构破坏时,所有主粱的纵向受力钢筋均进入塑性阶段.所得结论为多T梁设计提供参考.     

带有连接结构的导弹动特性试验研究方法

导弹的头体连接对导弹的整体结构动力学特性会产生很大的影响,这种结构会呈现较强的非线性特征,其动特性参数会随着外界载荷和振动量级的变化而变化,而该参数又是飞行稳定控制系统设计的重要依据。因此,为了考察和评定带有间隙结构的导弹动特性参数随载荷和振动量级变化的情况,本文阐述了一种不同于以往导弹全弹结构动特性试验的新的试验思路-加载试验方法和变量级试验方法,针对一个具体的导弹型号,给出了典型载荷的加载实现方式,最后还给出了试验结果并对结果进行了原理性的解释。通过本文的研究表明,本文提出的试验方法在今后的导弹型号研制当中是十分必要和可行的。该方法也可推广到其他类似的民用结构的应用当中。     

动载下热防护系统典型组件防热有效性研究

在给定热环境及动态随机载荷条件下,对某航天飞行器大面积热防护系统进行了力热耦合及随机振动分析,得出在该条件下的块间开缝位移.随后建立缝隙内的热传导模型,并依据开缝位移值,分析了它对大面积背温的影响.同时,还研究了在不同参数对防热有效性的影响规律.