主动振动控制

摘要： 柔性结构在外部激励力的作用下极易产生振动,影响其工作稳定性,严重时会导致构件失稳失效。因此,有必要对其振动进行控制。利用压电陶瓷对柔性结构振动进行主动控制是一种很有前景的方法。以三种不同边界条件下的压电柔性梁为研究对象,基于小变形假设和Hamilton原理,建立了压电柔性梁的有限元动力学模型,并对其进行了验证;再根据动力学方程推导出相应的状态空间方程,通过数值仿真探究了压电片位置、厚度对控制效果的影响;最后,对两种常用控制律进行了优化探究。

摘要： 针对大角度姿态机动的挠性航天器,将基于“管道”(Tube)的模型预测控制(Tube-based model predictive control,Tube-MPC)应用于挠性航天器的姿态控制中。首先,对不考虑扰动的挠性航天器的标称系统设计模型预测控制律,求解模型预测控制问题以确定飞行姿态角的标称轨迹。然后,针对带有扰动的挠性航天器的实际系统,将挠性附件振动和外部扰动作为复合扰动,设计辅助控制器使实际系统状态处于以标称轨迹为中心的Tube不变集内,驱使实际系统状态到达标称轨迹上,并沿着标称轨迹最终收敛于原点。基于Tube的模型预测姿态控制器在满足控制输入约束条件下能有效处理扰动,从而实现对姿态角指令的有效跟踪。同时,针对姿态机动过程引起的挠性附件振动,采用压电智能材料,设计了全阶滑模主动振动控制器。全阶滑模控制器可有效减少抖振,从而使挠性振动模态能够在有限时间内快速衰减。仿真结果表明,所设计的基于Tube的模型预测姿态控制器与全阶滑模主动振动控制器能有效地抑制挠性附件的振动和外界扰动,对姿态角指令有较好的跟踪性能。

摘要： 提升作动器效率是风洞模型主动减振系统结构设计的首要目标。基于风洞试验、地面模态试验及有限元分析,提取了高速风洞模型尾支撑结构振动特征及振动控制过程中各部件的运动、变形模式,建立了简化的动力学-控制耦合模型,发展了适用于主动减振结构设计的作动器效率表征方法。以双弹性铰链形式的典型主动减振结构为对象,从一组标称设计参数出发,研究作动器效率对弹性铰链的几何、位置及刚度参数敏感性特征,探索提升作动器效率的有效途径。数值仿真结果表明:弹性铰链的几何参数和位置参数对主动减振系统作动器效率影响均呈现非线性、非单调特征;而采用弹性铰链的拉伸刚度和弯曲刚度作为变量,获得的影响规律在主要设计域中呈现近似线性特征,便于进行弹性铰链改进设计。

摘要： 为有效控制车身低频结构噪声,应用主动振动控制(AVC)技术,提出了一种可以改变振动系统阻尼、减弱车身高幅振动、降低车身低频结构噪声的降噪方案。基于AVC系统结构和最小均方(LMS)算法,提出滤波-x最小均方根(FxLMS)算法。针对样车的振动特性,合理布置硬件位置并采集振动输入信号。信号处理采用单一和多重一致性结合分析的策略,获得高水平一致性的输入信号,从而提升AVC系统的性能。采用MATLAB/Simulink软件进行AVC系统建模,并得出仿真结果。仿真结果表明:归一化步长为0.001和泄漏因子为0.1的参数方案可获得最佳的系统性能和稳定性,车顶振动最剧烈处(65~100 Hz频段内)的振动峰值降低了20.765%,平均值降低了8.139%,减振降噪效果显著。

摘要： 本文以Euler-Bernoulli柔性梁为研究对象,在铰接-自由的边界条件下,运用哈密尔顿原理以及变分和积分的数学方法建立了柔性梁系统的动力学模型.采用假设模态法离散柔性梁的弹性变形,通过数值求解得到柔性梁弹性变形的振型函数.为了能够快速抑制柔性梁的弹性振动,基于压电换能器对其进行主动振动控制.结合压电换能器的传感器和作动器的动力学模型,推导了压电换能器主动控制力作用下柔性梁系统的整体动力学方程.利用MATLAB/Simulink对所建立的动力学模型进行仿真实验研究,发现在施加外界主动控制力的作用下,柔性梁系统的弹性振动得到了有效的抑制.

摘要： 水轮发电机组在不同运行工况下,将表现出不同的振动状态或故障现象.针对水轮机轴系的这种振动时变性,提出利用形状记忆合金(SMA)开展对该系统的新型主动振动控制研究.在SMA材料试验研究的基础上,进一步进行了系统理论分析和数值实验研究,建立了具有SMA控制器的水轮发电机组轴系的非线性振动模型和控制方法.分别考虑单一和耦合激励作用下,通过计算相应的分岔图等研究了 SMA控制器对水轮发电机组轴系非线性振动的影响.结果表明:SMA主动控制器对水轮发电机组轴系有明显的减振效果,可以有效减小水轮机的在不同运行工况下的振动幅值,改善系统的整体振动状态,提高其运行稳定性.

摘要： 由于H∞控制器中Riccati方程较难求解,本文通过利用李雅普诺夫稳定性理论及Matlab的LMI工具箱推导了一种LMI控制算法,并建立了一栋20层结构LMI最优主动控制的分析模型,并利用Matlab语言编制了求解软件,通过对El-Centro波下结构动力反应进行数值模拟,从楼层位移、速度、加速度,层间位移,AMD作动器控制力输出方面对LMI控制算法效果进行分析。计算结果表明:LMI控制能有效降低建筑结构楼层位移、速度、加速度、层间位移响应,但需要付出一定的控制成本。可以通过调整权重参数达到目标减振效果,权重越大,控制效果越好,控制成本越高。顶层控制力最大,当时减振效果较好,顶层控制力幅值为楼面重力荷载27.8%。

摘要： 基于柔性多输入多输出非对称结构的振动问题,开展基于改进的独立模态空间控制法(MIMSC)的主动控制研究.该文提出的MIMSC可以极大改善传统IMSC存在的诸多问题.MIM-SC可以使用有限组传感器/驱动器控制多组振动模态,极大降低了计算量,并且可以组合不同组传感器/驱动器控制不同模态.使用柔性多输入多输出非对称结构的数学模型,该文提出的MIMSC具有极大潜力拓展到更大型的系统中.仿真及实验结果表明,新设计的MIMSC控制算法可以控制任意数量的模态,大大降低在线计算量,从而更容易扩展到大型系统中.

摘要： 为达到在脉动气流激励下抑制风洞模型振动的目的,该文提出了基于压电陶瓷作动器神经网络模型的风洞模型主动振动控制方法,并进行了实验研究。首先,分析了风洞模型系统振动特性,建立了内嵌式压电陶瓷作动器的主动振动控制系统,通过模型质心加速度推算出压电陶瓷作动器期望输出抑振力。然后,建立了压电陶瓷作动器期望输出抑振力-激励电压的神经网络模型,并根据该模型设计了一种实时解算加速度为激励电压的控制方法。最后,通过地面试验对控制方法的有效性进行验证。实验结果表明,该控制方法具有良好的实时性和鲁棒性,在锤击试验中,振动加速度衰减时间相比于压电方程线性控制时减小了54.46%,系统阻尼比增大了1.58倍,取得了良好的控制效果。

摘要： 针对表面粘贴有压电层的功能梯度板的动力学及主动振动控制问题,建立了一种基于三阶剪切变形理论的等几何分析求解方法。其中,功能梯度板的材料属性为板厚方向的幂函数分布,并假设电势沿着压电层的厚度方向呈线性变化。利用线性压电本构方程以及哈密顿变分原理,推导了压电功能梯度板的相关等几何分析有限元方程。通过分析压电智能结构的静态弯曲行为验证了该方法的有效性与精确性。运用模态叠加技术与Newmark-β直接积分法分析了两种不同结构的压电功能梯度板的动力学响应与主动振动控制问题。在主动振动控制分析中,引入了物理中面的概念避免当传感器与驱动器分别粘贴于功能梯度的上、下表面时,由拉伸-耦合效应引起的控制不稳定的问题,并着重分析了振动控制过程中两种结构传感器层和驱动器层的电压响应。

摘要： 主动振动控制在过去三十年来取得了许多重要的研究进展,产生了一系列成熟的控制设计方法.除了传统上常用的前馈控制,反馈控制策略如H2/H∞也得到了广泛的应用.然而源起于控制理论的H2/H∞优化设计在应用于振动控制时,由于未能充分考虑主动控制系统的典型特征如传感与执行器数量有限、有限频率带等因素,并不总能获得满意的控制效果.为充分挖掘控制的性能,作者及其团队提出了一种“几何设计法”,该方法可以直观地获得最优控制器的存在性、唯一性、最优性,甚至受限情况下的性能极限.几何设计法相对于传统方法形成了明显的优势,本文旨在介绍这种方法,并通过数值仿真和试验来验证方法的有效性.

摘要： 目前,关于核电装备主动振动控制的研究还不充分,先进主动振动控制技术亟待提出.本研究将线性二次型高斯(LQG)理论引入到核电装备的主动振动控制中,并基于粒子群优化算法(PSO),开展了可对权值矩阵进行优化的PSO-LQG主动控制,算例结果表明了控制方法的有效性.本研究将自动控制方法与主动振动控制结合,为丰富核电装备主动振动控制技术提供了广阔的思路;此外,人工智能的引入对于克服传统经验参数整定的控制过程具有借鉴意义,对于实现智能振动控制具有一定的促进作用.

摘要： 电控旋翼利用桨叶后缘襟翼偏转通过气弹作用带动桨叶变距,从而实现对旋翼的控制.但由于其系统的复杂性,桨叶间易存在扭转刚度和质量的不相似,从而引起较严重的旋翼振动.针对该情况,本文提出了基于独立桨距控制的主动振动控制方法,并以某原理性电控旋翼为算例进行了数值仿真,验证了所提出控制方法对电控旋翼由扭转刚度和质量不相似引起振动的减振有效性,最佳减振水平可达90％.

摘要： 研究新型实用的非线性自抗扰控制技术,在大型空间智能桁架结构主动振动控制中的应用。自抗扰控制技术的主要特性是采用扩张状态观测器对系统建模、未建模动态和外扰进行实时估计，并在控制信号中补偿掉，实现非线性不确定对象的动态补偿线性化。首先，基于动态补偿线性化的思想，对多变量耦合的非线性智能桁架结构的数学模型进行解耦；然后，采用扩张状态观测器和离散最速控制综合函数构造了一种新颖的自抗扰主动振动控制器。最后，对空间102杆压电智能桁架结构进行了自抗扰主动振动控制仿真研究。结果表明：本文提出的自抗扰主动振动控制器较好地解决了振动控制的准确性和快速性之间的矛盾，可有效地用于大型智能桁架结构的主动振动控制。

摘要： 研究压电智能梁结构振动主动控制中结构物理参数、几何参数、作用荷载和控制力同时具有随机性时,作动器的最优配置和增益优化问题.采用智能结构的状态空间模型建立了以最大耗散能准则为基础的目标函数,以具有动应力、动位移可靠性为约束条件的优化配置和增益优化模型,对结构动力响应的数字特征进行了推导,并以压电智能悬臂梁结构为算例,说明了该优化配置模型的合理性和有效性.

摘要： 以光栅光纤为传感器,压电陶瓷为致动器,构成光纤智能梁,研究了基于主动控制技术的光纤智能梁共振峰值主动抑制方法.采用LMS 公司TestLab 振动测试系统对光纤智能梁进行了模态试验与分析,得到其各阶共振频率.采用两组压电陶瓷片分别构成激振器和抑振器,通过控制激振器的激振频率,激励光纤智能梁在特定共振频率附近的大幅振动,由光栅光纤传感器和抑振器实现对光纤智能梁振动信号的拾取和闭环反馈控制,以抑制光纤智能梁的振动幅值.研究了激振器和抑振器电路的工作频率范围,以及压电陶瓷片的最佳驱动电压,确定了驱动电路的具体参数.试验结果表明,通过调整抑振器驱动电源的频率、幅值和相位,可以有效抑制光纤智能梁在特定共振频率附近的共振峰幅值.

摘要： 后缘小翼主动控制是直升机减振的一种方法.后缘小翼智能旋翼发展了多种驱动机构形式,本文给出了三种自研驱动机构的设计与分析,从压电材料特性、颤振、需用功率,结构等方面考虑,得出了各种驱动机构相应的最佳构型.同时,结合模型桨叶实际尺寸比较了三种驱动机构的优缺点,为进一步研究给出合理的驱动机构构型.

摘要： 后缘小翼主动控制是直升机减振的一种方法.后缘小翼智能旋翼发展了多种驱动机构形式,本文给出了三种自研驱动机构的设计与分析,从压电材料特性、颤振、需用功率,结构等方面考虑,得出了各种驱动机构相应的最佳构型.同时,结合模型桨叶实际尺寸比较了三种驱动机构的优缺点,为进一步研究给出合理的驱动机构构型.

摘要： 后缘小翼主动控制是直升机减振的一种方法.后缘小翼智能旋翼发展了多种驱动机构形式,本文给出了三种自研驱动机构的设计与分析,从压电材料特性、颤振、需用功率,结构等方面考虑,得出了各种驱动机构相应的最佳构型.同时,结合模型桨叶实际尺寸比较了三种驱动机构的优缺点,为进一步研究给出合理的驱动机构构型.

摘要： 后缘小翼主动控制是直升机减振的一种方法.后缘小翼智能旋翼发展了多种驱动机构形式,本文给出了三种自研驱动机构的设计与分析,从压电材料特性、颤振、需用功率,结构等方面考虑,得出了各种驱动机构相应的最佳构型.同时,结合模型桨叶实际尺寸比较了三种驱动机构的优缺点,为进一步研究给出合理的驱动机构构型.

摘要： 公开了转轴径向振动主动控制系统及主动控制方法，转轴径向振动主动控制系统中，加速度传感器固定连接待主动控制的转轴以实时测量所述转轴的振动信号，第一导电环固定连接所述转轴且电连接所述加速度传感器，弹性元件固定连接所述转轴，作动器固定连接所述弹性元件使得施加的作用力经由弹性元件作用于转轴，控制器电连接第一导电环和第二导电环，响应于所述振动信号，控制器分析处理振动信号以形成控制信号响应于所述控制信号，作动器施加作用力经由弹性元件作用于转轴以主动控制转轴的径向振动。

摘要： 公开了自供电的转轴振动主动控制系统及主动控制方法，自供电的转轴振动主动控制系统中，内壳体固定连接转轴，第一端盖可转动连接内壳体，第二端盖可转动连接内壳体，外壳体固定连接第一端盖和第二端盖，永磁体固定连接外壳体，线圈架固定安装于内壳体，励磁线圈缠绕于线圈架与永磁体产生相对运动以产生电能，加速度传感器固定连转轴以实时测量转轴的振动信号，弹性元件固定连接转轴，作动器固定连接弹性元件使得施加的作用力经由弹性元件作用于转轴，控制器电连接励磁线圈和加速度传感器，其中，响应于振动信号，控制器分析处理振动信号以形成控制信号，响应于控制信号，作动器施加作用力经由弹性元件作用于转轴以主动控制转轴的径向振动。

摘要： 本发明涉及新能源与建筑工程技术领域，尤其涉及集被动、半主动和主动控制为一体的高效新能源振动控制器。该高效新能源振动控制器，包括多腔梁、蓄电池组件、绕线式磁性装置、阻尼压电装置和惯性质量组件。绕线式磁性装置包括连接杆、缠绕在连接杆底端的电磁线以及设置在惯性质量组件底端的磁性箱体，连接杆的顶端与多腔梁的底部固定连接，连接杆的底端穿过惯性质量组件上的中心通孔设置在磁性箱体内，磁性箱体内具有磁场，阻尼压电装置套设在连接杆的外壁，阻尼压电装置和绕线式磁性装置均与蓄电池组件电连接。由此，使得高效新能源振动控制器具有抑制振动的能力强、可靠性强、能源利用率高且所占空间小，适用范围广的特点。

摘要： 公开了转轴径向振动主动控制系统及主动控制方法，转轴径向振动主动控制系统中，加速度传感器固定连接待主动控制的转轴以实时测量所述转轴的振动信号，第一导电环固定连接所述转轴且电连接所述加速度传感器，弹性元件固定连接所述转轴，作动器固定连接所述弹性元件使得施加的作用力经由弹性元件作用于转轴，控制器电连接第一导电环和第二导电环，响应于所述振动信号，控制器分析处理振动信号以形成控制信号响应于所述控制信号，作动器施加作用力经由弹性元件作用于转轴以主动控制转轴的径向振动。

摘要： 公开了自供电的转轴振动主动控制系统及主动控制方法，自供电的转轴振动主动控制系统中，内壳体固定连接转轴，第一端盖可转动连接内壳体，第二端盖可转动连接内壳体，外壳体固定连接第一端盖和第二端盖，永磁体固定连接外壳体，线圈架固定安装于内壳体，励磁线圈缠绕于线圈架与永磁体产生相对运动以产生电能，加速度传感器固定连转轴以实时测量转轴的振动信号，弹性元件固定连接转轴，作动器固定连接弹性元件使得施加的作用力经由弹性元件作用于转轴，控制器电连接励磁线圈和加速度传感器，其中，响应于振动信号，控制器分析处理振动信号以形成控制信号，响应于控制信号，作动器施加作用力经由弹性元件作用于转轴以主动控制转轴的径向振动。

摘要： 本发明公开了一种面向结构振动主动控制优化配置方法及振动控制实验平台，以压电智能悬臂梁为研究对象，提出一种结构振动主动控制中，压电传感器和作动器的优化配置方法，首先依据研究模型提出传感器、作动器优化准则，建立优化目标函数；其次，求出压电悬臂梁的各阶固有频率、各阶模态应变等，将其代入优化目标函数；采用遗传算法进行配置优化，得出初步的优化配置方案；然后，依据实际试验进行各配置方案的对比振动实验，最终确定最优配置方案；最后，依据最终配置方案，建立振动控制系统实验平台，进行结构振动主动控制实验验证；实验结果表明振动控制效果良好，从而间接地验证了本文所提出的优化配置方案的可行性和有效性。

摘要： 本发明公开了一种管道振动的主动监测系统与半主动控制方法，具体涉及管道振动监测和控制技术领域。该系统解决了管道振动监测的问题，实现了不改变管道结构或停机施工也可以使得管道减震的目的。可以通过大数据算法依据系统运行工况寻优控制参数，提高了控制系统效率，同时快速匹配出参与半主动控制算法的最优阻尼初值，使系统达到管道减振的目的。

摘要： 本发明公开了一种具有振动能量回收及振动主动控制的座椅悬架装置，包括：悬架上底板，其包括相连接的座椅部和靠背部；悬架下底板，其间隔对应设置在悬架上底板的一侧；悬架顶板，其设置在靠近靠背部处，且一端与悬架下底板的一端一体连接；两个悬架侧板，其分别支撑在悬架上底板及悬架下底板的两侧；弹簧下底板，其与靠背部的一侧垂直连接；磁流变减振器，其支撑在悬架顶板与弹簧下底板之间；第一磁电式能量转换机构，其固定支撑在座椅部的一侧；两个压电式能量转换机构，其分别设置在第一磁电式能量转换机构的两侧，且分别与两个悬架侧板连接；第二磁电式能量转换机构，其可拆卸的支撑在悬架上底板及悬架下底板之间，且设置在弹簧下底板的一侧。

摘要： 一种主动振动控制系统(110)包括：多个致动器(150‑155)，与飞机(100)的每个引擎(102)相对应并且邻近飞机的每个引擎设置；至少一个传感器(650)，位于飞机的客舱(100C)内并且被配置成检测由相应引擎(102)产生的振动和声音中的一个或多个的量值和频率并产生一个或多个振动和声音反馈信号；以及控制器(500)，连接于所述多个致动器(150‑155)中的每个以及所述至少一个传感器(650)中的每个，控制器(500)被配置成基于所述反馈信号实现对用于相应引擎(102)的多个致动器(150‑155)中的至多两个致动器的控制，其中，该至多两个致动器(150‑155)实现对相应引擎的由于相应引擎(102)的转动轴线引起的振动和声音中的一个或多个的抑制。

摘要： 本发明公开一种主动振动控制装置及振动控制的方法，具体为：信号发生器产生振动信号，并传送至功率放大器进行功率放大，再传送至第一激振器，第一激振器带动减震器来回激振，产生与发动机的振动相似的振源；加速度传感器将振源转换为与发动机的振动信号相同的振动信号；采集卡采集振动信号，并传送至控制模块，控制模块对收到的振动信号进行PID调节，得到与振动信号频率相同、方向相反的信号，并将该信号输出至第二功率放大器，对该信号进行功率放大；第二激振器收到功率放大后的信号，产生一个和振源周期大小相同、方向相放的激振力；并将该激振力作用到第一激振器上。本发明具有成本低、结构简单、可主动调控、控制范围广、精度高等优点。