一类非线性系统的滑模振动主动控制

基于滑模控制理论，研究了一类外激励作用下多自由度非线性系统的振动主动控制问题。利用滑模可达条件建立了滑模控制律。为解决外激励不可测所带来的控制律的不确定性问题，本文利用已知的外激励的上界这一参数消除了控制律的不确定性。利用H^∞最优控制论设计了切换函数。数值仿真结果表明，本文给出的控制方法能明显减小振动的幅值。特别是在外激励满足所谓的匹配条件下，控制和非控制自由度处的振动幅值都能明显减小。     

航天发射的低频振动环境及其模拟

概述了航天发射中低频振动环境的类型和特征，分析了低频振动环境与结构振动特性的关系及其对航天产品结构的影响和危害，研究了低频振动环境的模拟试验方法，提出了以六自由度电液式振动台进行系统级多轴低频振动环境试验以更真实地模拟产品实际使用环境的技术途径。     

基于加速度计阵列的多轴向振动台校准研究

本文探讨了两种基于4只三向加速度计的加速度计阵列构型,依据六自由度运动系统方程对两种构型的运动状态进行了推导,并设计了封装方法,最后对封装的加速度计阵列构型进行了不同位置、不同频率、不同构型等方面的试验验证,试验结果表明本文提出的基于4只三向加速度计的加速度计阵列构型能够对六自由度振动进行还原,结果准确可靠,可以作为多轴向振动校准手段,期望推广应用于现场多轴向振动校准工作中。     

基于有限测点响应的结构动态响应计算

针对结构受多点平稳随机激励的动态响应问题,将虚拟激励法结合矩阵扩阶技术,提出了一种新的结构动态响应计算方法.无需确定结构所受平稳随机激励的具体值,将有限个测试自由度的响应功率谱矩阵进行谱分解,应用虚拟激励法将平稳随机振动问题转化为一个或若干个简谐振动问题;分析虚拟简谐振动方程,将计算模型按在试验模型上所有需监测自由度的规模进行缩聚,基于矩阵扩阶技术,将有限个测试自由度的动态响应扩阶得到试验模型上所有需监测自由度的动态响应.以欧洲航空研究科技组织的基准模型--GARTEUR飞机模型为例,计算结果与仿真测试数据的拟合性好,故验证了所提算法的可行有效性.     

一种新的多维随机振动试验控制算法——矩阵微分法

介绍了多维随机振动试验的应用必要性和前景,就多维随机振动试验控制算法问题进行了讨论,提出了一种新的多维振动控制算法--矩阵微分法,在国内现有的公开发表的文献中该方法首次实现了对自功率谱密度、互谱密度、互谱相位和相干系数的同时控制,用双台振动试验模型进行了数值仿真,证明了该方法的有效性.     

旋翼系统模态阻尼数值计算方法

首先基于Hamilton原理建立旋翼系统动力学模型,计算旋翼的振频和振型,然后对稳定悬停状态下的桨叶进行某阶模态的激励,并在旋翼重新达到稳定状态后停止激励,截取旋翼系统自由振动信号,用移动矩形窗法计算旋翼系统的模态阻尼.这种计算系统模态阻尼的数值方法能够对旋翼系统在不同工况下的各阶模态阻尼进行仿真,而且在仿真过程中可以根据桨叶振型将激励按相同相位施加于各自由度上,使桨叶只按该阶振型振动.使用该方法可以突破旋翼动力学试验中激振位置、激振频率与相位的限制,获得旋翼系统更全面的动力学特性.     

振动系统反共振点的力谱预示

通过结构模态试验和小量级振动试验,获得有效反应真实结构特性的有限元模型,并利用简化的两自由度振动系统和小量级试验数据分析,预示出振动系统在反共振点进行力限(加速度带谷)的条件。为工程中抑制过试验问题,进行力限条件控制提供了重要依据和参考。     

特种包装产品公路运输环境振动室内模拟试验研究

研究特种包装产品在公路运输环境下的振动问题,室内模拟试验是有效的手段之一.随机振动响应分析方法应用于运输车系统在多点位移激励下的动力学响应研究,获得了车厢底板振动响应与公路路面不平度谱和行车速度之间的关系,建立了用路面不平度谱和行车速度描述的位移激励的试验条件等价转化方法;通过统计特征参数的比较分析,讨论了谐波叠加生成方法可以等价重现实际运输环境振动随机过程的技术合理性,并介绍了一种利用凸轮机械系统的运输环境室内模拟工程实现方法;针对某型号特种包装产品开展了运输环境室内模拟试验设计与实施,结果表明室内模拟试验能够较真实地重现公路运输环境振动和实现特种包装产品的运输环境振动考核.     

复杂非线性结构随机振动环境试验的数值模拟——虚拟振动环境试验系统

介绍了复杂非线性结构振动环境试验计算机模拟过程,为建立虚拟振动环境试验系统奠定基础。振动环境试验的数值模拟包括建模和控制器设计两个核心问题。对复杂非线性结构的计算机模拟具体过程是:首先对被试非线性结构建立非线性有限元模型,并简化成一个低自由度模型;利用低自由度系统和两个反馈测点的加速度设计反馈控制器,使其被控制点响应加速度的功率谱密度达到规范谱型,控制器的反馈即为非线性结构的激励;将激励作用到有限元模型,并做响应计算,验证其响应加速度功率谱密度是否达到预定的规范谱,如果不满足,可重新减缩非线性有限元模型,或另选控制律,重新设计控制器;分析非线性有限元模型的响应,并进行可靠性分析。由振动环境试验的数值模拟过程可发展而成虚拟振动环境试验系统。     

多台振动试验控制方法研究

多台振动试验由于可以更好的模拟产品的真实工作环境,是振动试验的一个发展方向.从理论和实践方面对多台振动控制方法进行了说明,并对多台振动试验的前景进行了展望.     

有效载荷约束边界的试验模态分析

深入研究了火箭有效载荷约束边界模态分析的运动基础试验方法,提出了载体运动基础激励试验模态分析方法,发现基于频响比的传递矩阵估计的多维振动台基础激励试验模态分析有明显优点。典型有效载荷物理试验结果表明六自由度运动基础激励与有效载荷使用状态一致,基础运动矢量加速度的变化明显反映出结构模态频率和阻尼比的非线性特征。     

基于含间隙吸振器的半主动振动控制

提出一种基于刚度分段线性动力吸振器的半主动振动控制策略，通过调节弹性元件的间隙实现吸振器工作频率连续跟踪外激励频率的变化。文中根据基波平衡导出了使主系统近似完全消振所需的弹性元件间隙控制律。数值仿真表明：这种半主动控制策略对于单自由度主系统和多自由度主系统均有很好的消振效果和相当宽的工作频带     

非线性系统的频响函数分析

含减振器的惯性测量组合呈现出典型的非线性特征。建立了含立方刚度非线性的二自由度集中参数系统作为惯组机械传递率测试模型。用龙格库塔法求解出二自由度渐软非线性系统对随机激励的响应。比较了不同形式激励下系统的传递特征。结果表明自由度之间的耦合导致单维激励和多维激励的结果存在可观的差别。设计了惯组模拟件的典型试验,验证了仿真计算的结果。如若使结果偏保守,在同等的激励量级下,应当采用多维随机试验。     

一种基于白噪声的多点激励随机信号生成方法

为提高多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性随机振动试验系统中具有相关特性的多路驱动信号生成精度,基于驱动谱非负定Hermite特性及矩阵分解理论提出了一种CD(Cholesky decomposition)白噪声滤波信号生成方法。构造具有特定"频响特性"的传递系统,将一系列独立白噪声通过该系统得到具有预期相干特性、相位差以及自谱的平稳随机信号。建立悬臂梁两输入两输出线性振动系统仿真模型,将传统傅里叶逆变换时频转换方法与CD滤波法生成的驱动信号进行对比分析。结果表明新方法精度与参考值误差不足1dB。两轴振动试验验证结果表明,应用CD法既满足工程实际标准需求,又为振动环境试验提供理论依据。     

基于博弈论的8自由度整车悬架参数优化设计

建立了包含座椅垂直振动、车身垂直、仰俯、侧倾振动以及4个车轮垂直振动的整车8自由度悬架物理模型,并应用达朗伯尔原理建立其动力学方程,使用Matlab／Simulink软件对A,B,C不同等级路面激励进行时域模拟仿真。通过模态叠加法对方程进行求解,得到了整车的模态特性和3种路面激励输入下各个自由度位移、速度、加速度等振动响应量。在悬架参数的设定范围内,分析了座椅、悬架、车轮等的刚度、阻尼参数变化对车辆行驶性能的影响;根据博弈论,对多目标优化模型进行博弈分析．利用Stackelberg寡头博弈对多目标优化模型进行求解,计算结果表明,车辆的乘坐舒适度和对路面的损坏等性能指标均有所改善。     

稳压器安装支架动态特性分析

为了研究稳压器安装支架定频振动激励下的动态响应特性,以某型号稳压器振动试验用安装支架为研究对象,建立了支架及稳压器的有限元分析模型,通过模态分析获得了结构前六阶的固有频率及振型,对稳压器定频振动试验过程中支架的动态响应进行了分析。结果表明,低频基础激励时支架存在一定放大作用,而高频基础激励时支架能够起到一定的减振效果,试验验证表明有限元仿真结果与试验结果吻合较好。为阀门支架设计及振动环境下工装动态特性仿真提供参考。     

运载火箭与有效载荷的动力学接口

以同一运载火箭发射不同有效载荷的实际需要为应用背景，引出了动力学接口的概念，阐述了这一概念在振动环境试验条件的制定和试验模态分析中的应用，讨论了界面自由度的确定原则和动力学接口参数的分析和实测方法。     

大型振动台系统振动模态的有限元分析

本文针对滑动平台与动圈对接后水平横向振动系统的扫频试验的上限频率载止在400Hz的问题,对系统作了振动模态的有限元分析。在有限元分析中把所有离散化了的结构全部采用SAP5单元库中的平面应力膜元,这种膜元是改善了峦曲性能的威尔逊(wilson)不协调元,它很好地反映了本振动台系统的振动性态,这种膜元(与板壳元相比)大大地减少了自由度和带宽,从而节省了大量的计算费用。此外,还采用了SAP5程序中的边界元,用以提供油膜对滑台上有关节点的刚度,清除某些膜元上的非正向奇点以及用来模拟系统中的一些弹簧作用,也是较为成功的。本系统振动模态分析结果表明:激振动圈通过喇叭口部件以弯曲,扭转及(拉)压的形式向滑动平台传递激励力,也即此时激振动圈所发出的激励力大部份消耗在系统的弯曲和扭转振动,仅以部份的分量(拉或压)来驱动滑动平台的水平运动,这样势必导致激励能量大部份变为弯曲和扭转所做的功,从而使得扫描上限频率载止在400Hz左右,这与试验结果是一致的。     

切比雪夫多项式在动态载荷识别中的应用

依据广义正交域理论,应用一维切比雪夫广义多项式的正交性解决单自由度系统动态载荷时域识别问题,获得了基本计算模型。通过假定数据条件下定频模拟激励动态载荷,根据满足普遍意义的单自由度系统动力学方程计算出系统的加速度响应,结合应用广义正交多项式进行载荷识别的基本计算模型进行动态载荷仿真识别,并将仿真识别结果和激励动态载荷进行比对,对比识别结果,确定一维切比雪夫广义加权正交多项式应用于时域动态载荷识别在理论上具有可行性。在理想条件下,飞行器单处测点满足单自由度系统,应用试验记录的其加速度响应,通过载荷识别计算模型对其动态载荷进行了识别,给出了时域内的载荷识别结果,由于对计算模型及识别对象做了简化处理,在一定程度上降低了动态载荷识别的复杂度,因此,在将结果应用到工程实际中时还需进一步拓展。     

模态分析技术的现状与展望

一、引言模态分析技术已经成为振动系统分析与设计中广泛使用的重要手段。二十多年来,发展十分迅速。模态分析的经典含意是:将描述多自由度振动系统动力学性态的线性定常微分方程组变换为一组独立的二阶方程(单自由度)组,以便于求解系统动力响应或稳定性问题