精密跟瞄Hexapod平台研制及其振动控制

为了实现星载光学设备的精密跟瞄,以自行研制的宏/微双重驱动复合作动器为主动元件,设计了合理的平台构型,选择并装配了铰链等关键部件,组装完成了具有振动主动控制和大幅跟瞄能力的Hexapod平台原理样机。利用牛顿-欧拉法建立了Hexapod平台线性动力学模型。采用改进的自适应振动消减器(ADC)方法进行了平台主动隔振的控制仿真与实验研究。由仿真结果可知,当Hexapod平台底部受到方向不同的双频正弦微振动干扰时,控制可以隔离干扰向平台上平面的传播;在实验中,平台上平面处于水平位置及转动一定角度时,底部微扰动引起的各杆振幅均下降了90%左右。结果表明了所研制的Hexapod平台用于主动隔振的可行性、建模的有效性以及改进的ADC方法的合理性。     

电磁作动器动态特性对隔振性能的影响

对电磁作动器的动态特性及其对主动隔振系统振动传递率的影响进行了分析研究.振动传递率不仅受作动器动态特性的影响,而且还与反馈变量的选取有关,这对振动主动控制系统的反馈设计具有指导意义.     

微重力振动隔离系统原理及示例简介

微重力振动隔离系统主要用于减小空间科学实验环境的振动水平。振动隔离系统通过主动抑制实验过程中环境的加速度,实现空间科学实验所需要的低加速度环境。介绍微重力隔振系统的基本原理,以及国外几种已有的和正在研制的微重力隔振系统,为自行开发研制微重力振动隔离系统提供参考依据。     

超精密机床三自由度振动主动控制模型与仿真

建立了带高度控制阀的空气弹簧力学模型及超精密机床三自由度隔振模型,在原被动隔振的基础上采用对称输出反馈对其进行振动主动控制。MATLAB仿真结果表明:采用对称输出反馈可有效的降低系统振动水平,振动位移幅值可减小70%。     

基于改进圆域分割方法的混沌微弱信号检测

针对Melnikov方法和Lyapunov指数法在确定Duffing振子混沌阈值时计算繁琐、耗时较长的问题,提出基于改进圆域分割的相图识别方法。以圆域内相点比例为指标,利用其在系统相变时急剧变化这一特性进行微弱信号的检测。改进圆域分割方法的圆域半径取值更加灵活,使混沌阈值的确定更加方便。仿真实验表明,信噪比为-60 d B时检测正确率达89%,验证了该方法的有效性。     

基于声学黑洞的盒式结构全频带振动控制

声学黑洞（ABH）作为一种新型高效的波动控制技术，被广泛应用于梁板结构的振动控制中。传统声学黑洞结构存在局部强度和刚度较弱、特征尺寸较大、有效作用频率较高等问题，限制了声学黑洞技术的进一步应用和推广。针对盒式结构振动控制问题，设计了一种新型的声学黑洞阻尼（ABHD）振子。运用有限元仿真方法研究了附加ABHD振子的盒式结构的动态特性，结果表明附加声学黑洞阻尼振子的盒式结构具有高效的能量聚集和耗散能力。通过对盒式结构上下主梁中间不同位置处振子参数的优化，在不改变原有主结构强度和刚度的前提下，实现了对主梁全频带的减振效果。实验结果表明，传统盒式结构在附加多个ABHD振子后全频带的共振峰均有5~30 dB的削减，且附加振子的质量占系统总质量的7.8 %。     

基于磁致伸缩作动器的主动隔振系统分析

基于材料的本构方程,建立主动隔振系统的模型,并对其动力学和控制稳定性进行了研究。分析和仿真表明,上层质量对主动控制力的影响较大,采用中间质量的加速度作为反馈量时下层刚度对隔振效果影响明显。在系统的前馈控制形式中,振动频率的变化不会影响系统稳定性,但反馈环节将会降低稳定裕度;在反馈控制形式中,随着振动频率的增大,次通道的延迟作用可能使系统不稳定。      

固体波动陀螺金属振子温度特性研究

温度性能是制约陀螺精度等性能的一个主要因素,在各类陀螺技术的研究 中都备受关注。温度因素对固体波动陀螺性能的影响主要体现在陀螺的测量精度以及零 偏, 究其根本原因是温度变化对金属振子的振动特性产生了影响。本文分别从理论推 导、仿真分析和实验测试方面研究了温度对金属振子振动特性的影响行为,为解决温度 对固体波动陀螺性能影响的改善提供了一种新途径。     

一种磁性并联低刚度隔振器

为了能够抑制低频微幅振动,提出了一种磁性并联低刚度隔振器,其由固支的承载梁和磁性弹簧并联构成.其中,磁性弹簧由4个永磁体对组成,每个永磁体对中的两块永磁体相吸配置,并在梁上对称均布;利用等效电流法对永磁体进行建模,根据安培定律给出了永磁体之间磁力的计算表达式,最后通过曲线拟合得到了其近似表达式;分析讨论了梁的等效刚度计算方法,进而得到了所提出的隔振系统的等效刚度计算方法;在不考虑系统非线性影响时,对该隔振系统进行了隔振特性分析及数值仿真.结果表明:与传统的线性隔振器相比,该隔振器能够有效地隔离低频振动,降低隔振系统的固有频率,从而拓宽了隔振器的隔振频带,并改善了系统的阻尼特性,有效地降低了共振区域的共振峰值.      

振动主动控制仿真系统开发研究

针对目前振动主动控制中软件计算存在的不足,提出了基于Ansys和M atlab的结构振动主动控制通用仿真系统的软件设计方案,以满足对大型、复杂结构进行振动主动控制仿真计算的要求。按照软件工程方法,首先开发了原型系统,并以一压电智能板结构为计算实例对该系统的设计方案进行了说明和初步验证,结果表明该方案具有一定的可行性、有效性和通用性。     

碰摩转子系统中的阵发性及混沌现象

分析了一个由油膜轴承支承的转子在碰摩时的振动特性。转子转速与系统的阻尼被用来作为控制参数以研究进入和离开混沌区域的路径和系统的各种形式的周期、概周期与混沌振动。结果证明碰摩转子系统所展示的混沌振动、阵发性现象以及周期振动的广谱特性，可以被用于诊断转子系统的碰摩故障。     

应用统计能量方法分析小型飞机座舱内部振动和噪声

飞机座舱内部振动／噪声的预测对改进飞机性能具有重要意义，并为实际飞机设计和噪声控制措施提供理论依据。建立了小鹰-500飞机（LB500）全机的统计能量分析模型，应用统计能量分析方法对该小型飞机在发动机作用下和紊流边界层的激励下舱内前后排乘员耳部噪声及结构振动响应进行了分析，预测了飞机舱内的振动／噪声分布。通过采用隔振和吸声改进措施，降低了飞机座舱内的振动和噪声水平。     

附加连接对主动指向超静平台控制效果的影响

超精超稳超敏捷卫星在航天器星体平台的基础上引入二级控制主动指向超静平台（ASP）实现了载荷的振动隔离与敏捷机动。载荷与卫星平台之间的附加连接可能导致系统指向精度与隔振效果的下降。为此，利用仿真与试验分析研究了线缆、热管等附加连接对主动指向超静平台控制性能的影响。首先，利用牛顿-欧拉方法建立了超精超稳超敏捷卫星多级动力学模型，将线缆、热管连接等效为附加刚度，建立附加连接的力学模型，为分析附加连接对系统产生的影响提供动力学基础。其次，仿真分析了附加连接对系统隔振效果、稳定性的影响，为实际卫星的设计与测试提供理论支持。为进一步掌握附加连接的刚度特性和对系统控制性能产生的影响，设计对主动指向超静平台开展控制系统的全物理仿真试验。试验结果表明，采用试验中线缆、热管的装配布局对主动指向超静平台控制的稳定性、指向精度与稳定时间均无明显影响，试验中线缆、热管的装配布局对整星的安装设计有重要参考意义。最后，提出了一种自适应预设性能非线性控制器，解决了附加刚度存在下平台与载荷之间的耦合与振动抑制问题，数值仿真结果显示，提出的自适应预设性能控制改善了载荷与平台之间的动力学耦合问题，进一步提升了载荷的敏捷机动...     

智能平板叶片的振动主动控制研究

介绍了利用形状记忆合金对悬臂平板叶片进行错频以实现振动主动控制的原理及试验研究。首先推导出回复力作用下的复合平板叶片的弯曲振动特性。然后对平板叶片进行了振动主动控制试验。根据理论分析和试验研究，提出了一些利用形状记忆合金进行振动主动控制的特点和规律。     

单圆盘转子非线性振动模型及机理

根据转子非线性振动的力学性质及大变形假设,结合工程实际构建了转子非线性振动具有Duffing方程形式的力学模型,推导了非线性系统的等效频率和频响方程,研究了刚度元件、阻尼元件与非线性元件对系统振动的影响.通过单圆盘转子非线性振动实验,验证了非线性振动模型结构与Duffing方程求解及频响方程的合理性与有效性,揭示了共振、突变、滞后等非线性现象的机理,为转子振动特性分析提供了一种新的研究方法.      

飞机发动机混沌振动信号盲分离检测方法

发动机混沌振动信号携带着丰富的状态信息,依据混沌振动信号进行状态监测及故障诊断是一种很有前途的技术手段,但由于混沌信号具有伪随机特性及在低频段具有宽频谱等特点,使得传统的方法很难将其从振动信号中分离。在提取混沌振动信号方面,使用快速独立分量分析（Fast ICA）盲分离方法分离出飞机发动机振动信号中的混沌信号。利用功率谱和Lyapunov指数（LE）方法进行了判定,根据计算结果对发动机状态做出判断,验证了盲分离方法分离混沌振动信号的有效。盲分离检测混沌振动信号的方法不仅使依据混沌信号判断飞机发动机状态成为可能,也为利用混沌信号进行状态预测和控制提供了一种方法。     

双压电振子异步振动主动调制湍流边界层流向涡减阻

以热线敏感丝为感受器、单片机(MCU)为控制器、双压电振子为动作器构成闭环控制回路,实现闭环主动控制湍流边界层相干结构减阻。采用安装在壁面上的展向布置的双压电振子异步振动方式,通过对压电振子输入3种不同振动频率,得到160 Hz工况实现最大减阻率为16.03%。压电振子振动使得湍动能更大程度地集中在能量峰值周围,改变了湍流边界层近壁区的含能结构,对相干结构产生调制作用。压电振子振动频率与相干结构特征频率越接近,减阻效果越好。闭环控制中控制压电振子所需要的电能节省开环的75%,实现与开环控制相近的减阻效果。施加控制加入条件检测的条件相位平均波形时间周期略变短,以压电振子壁面扰动方式调制近壁流向涡,减小壁面摩擦阻力,获得减阻效果。      

绝对重力仪隔振系统发展综述

绝对重力仪是测量重力加速度的精密仪器，在计量学、地球物理、资源勘探、辅助导航等领域有着重要意义和广泛应用。目前，绝对重力仪的测量精度已经达到微伽(μGal，1μGal=1×10-8m/s2)量级，而地面振动噪声严重影响着仪器的测量精度，垂直隔振系统的性能已成为限制绝对重力仪精度的瓶颈。对绝对重力仪所应用的超低频垂直隔振系统进行了详细回顾。现有的超低频垂直隔振系统可被分为被动式隔振和主动式隔振两大类。其中，被动式隔振系统主要基于零长弹簧结构，周期一般可超过15s。主动式隔振系统可以分为一级主动式隔振系统和二级主动式隔振系统，其结构形式包含弹簧振子结构、弹簧摆杆结构等。通过测量待隔振物体的位移、速度、加速度信号等信息并进行反馈控制，可实现超低本振频率，等效周期可超过15s，最长可超过100s。国内研究机构已经开展了多年的针对超低频垂直隔振系统的研究工作，并取得了阶段性的研究成果。通过改进，有望将超低频垂直隔振系统应用于国产绝对重力仪，显著提高仪器的整体性能。     

Duffing振子临界态性能研究

During振子临界态相变对弱信号检测研究非常重要,文中研究During临界状态的性能。介绍了随机微分方程理论关于噪声对系统周期态影响的分析;然后为克服存在的过渡过程,建立改进的系统仿真模型。通过仿真试验分析During振子临界态的性能,混沌态与大尺度周期态表现的性能差别深化了对混沌现象的认识;重点研究受噪声干扰的系统运动状态变化情况,得出系统运动越接近临界态越对噪声敏感,噪声越强周期态运动容易再次跃迁回混沌态,说明随机微分方程理论分析临界状态结果不正确;实验结果还表明,噪声是在某些特定条件下导致处于临界大尺度周期态运动的系统发生突变分又跃迁回混沌状态,值得进一步深入研究。     

翼吊发动机安装结构等效建模及其隔振设计

为了研究翼吊发动机安装结构隔振特性并优化其隔振器设计,建立了发动机安装节-吊架-机翼结构理论分析及有限元模型.利用有限元方法进行了模态验证并分析了安装结构的隔振特性.进行发动机3种典型工况下的结构动响应分析确定了振动传递的主路径.基于振动传递路径法研究了隔振器参数和安装位置对安装系统隔振性能的影响规律.结果表明:振动载荷经安装结构后低压转子转频和高压转子转频峰值响应分别降低22.03%和14.65%.低压转子转频振动传递主路径为发动机-前安装节-吊架-机翼,高压转子转频为发动机-后安装节-上连杆-机翼.通过合理设置隔振器位置可以使安装系统隔振率达到50.41%,隔振器的频率比为5和阻尼比为0.25时安装系统隔振率可达70.67%.为了优化整个发动机安装系统的隔振效果,设计隔振器时必须选取合适的安装位置和参数.