一、结构振动控制的应用及若干问题(论文文献综述)
徐俊[1](2021)在《分数阶粘弹性梁振动特性分析与控制研究》文中研究表明粘弹性梁结构具有优异的减振性能,已广泛应用于航空航天、船舶及车辆等工程领域。相比于整数阶模型,分数阶模型能够用较少的参数在较宽的频率范围内描述粘弹性材料的力学性能,基于分数阶微积分理论研究粘弹性梁结构的振动问题具有重要的意义。由于粘弹性梁结构主动减振的迫切需求,智能材料在粘弹性梁结构中的应用也越来越受关注。本文主要在基于分数阶微积分理论的粘弹性梁结构振动分析方法、基于波向量法的结构振动波传递特性、粘弹性夹层梁分数阶动力学模型和压电夹层梁的局部振动控制几个方面开展研究,具体工作如下:(1)针对具有复杂支撑边界的粘弹性均匀梁结构和分段均匀梁结构分数阶动力学方程难以求解的问题,将波向量法拓展至结构的振动分析过程。波向量法在频域范围内通过矩阵运算求得方程的稳态解析解,易于实现迭代计算。基于波向量法分析了不同界面下模型和结构参数对于振动波传递特性的影响,能够更好地解释结构上振动能量的流动规律,为非均匀梁结构的振动波传递特性研究提供理论基础。本研究提供了一种粘弹性梁结构的分数阶动力学方程的求解方法。(2)由于粘弹性非均匀梁结构振动分析以及结构的振动波传递特性分析方法较少,尤其是分数阶模型下振动分析方法,将波向量法拓展至非均匀梁结构振动波传递特性分析以及振动分析过程。求解了不同分数阶模型下连续变截面梁、声学黑洞结构和轴向非均匀梁的动力响应以及动力学特性。分析了三种非均匀结构对于振动波传递特性的影响,研究结果丰富了分数阶模型下结构的振动波传递理论,为能量汇聚结构设计以及结构能量回收研究提供理论基础。(3)由于夹层梁中采用了粘弹性材料,为此将分数阶微积分理论引入夹层梁的建模之中。目前对于覆膜夹层梁的振动分析研究以及分数阶模型研究较少,文中基于分数阶本构方程以及受力平衡条件建立了其分数阶动力学模型。建立了约束阻尼夹层梁的分数阶动力学模型,改善了Ross-Kerwin-Ungar(RKU)模型的精度。相同描述精度下分数阶模型比整数阶模型参数要少且其可以退化至一般的整数阶模型,是更广义化的模型。分数阶微积分理论的引入给夹层梁动力学方程的求解带来困难,为此将波向量法拓展至分数阶模型描述的粘弹性夹层梁振动分析过程,分析了梁结构参数对于夹层梁的动力学特性的影响。(4)提出了分数阶模型下覆膜夹层梁的局部振动控制方法。目前多数夹层梁振动控制方法为全局振动控制方法,而局部区域振动控制方法较少。针对覆膜夹层梁上局部区域的振动控制问题,提出了基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法的优化控制方法以及基于波向量法的振动波反馈局部控制算法。局部振动控制方法不需要实时反馈计算,其是通过调控振动能量的传递量以及传递方向实现局部区域的振动控制效果。为了在梁上局部区域获得较好的控制性能,采用PSO算法优化压电片的参数。探讨了多种参数对于局部区域控制性能的影响,分析了压电片参数的变动趋势。为了比较稳态响应下局部控制方法的控制效果,基于分数阶状态方程设计了线性二次调节器(Linear quadratic regulator,LQR)控制方法。研究结果表明:提出的局部控制方法以及优化控制方法均能实现局部区域的振动控制,但优化控制方法需要的电压大;与LQR方法相比,局部控制方法在高频范围有更好的控制效果。
钟强[2](2021)在《结构高频声振统计特性及能量辐射传递模型研究》文中认为各向异性复合材料结构具有良好的耐腐蚀性、高比强度及高比刚度等优良特性已被广泛应用于航空航天、交通运输等重要工程领域,如大型客机蒙皮、高速飞行器热防护和高铁车身壁板等。这些结构在服役过程中,常须承受由于湍流边界层引起的高频脉动激励的作用。近年来,由此产生的高频声振耦合问题也引起了相关学者的广泛关注。由于有限元和边界元法等确定性分析方法在求解复杂组合结构的声振耦合问题时有频率上限的问题,往往不适合高频声振耦合分析。为此,相关学者提出了以统计平均的能量作为分析变量的方法,如统计能量分析(SEA),振动传导法(VCA)和能量辐射传递法(RETM)等。其中,RETM由热辐射传递比拟而来,属于几何声学的范畴,能够较好的估计三个维度的能量响应分布及功率流场。但目前RETM仅适用于均匀各向同性介质,限制了其在复合材料振动相关领域的应用,而且在实际工程中,能量变量往往不能直接应用。为此本文从RETM的基本理论出发,针对复合材料结构的高频声振耦合问题以及能量与应力/应变之间的转换关系开展研究,主要内容包括:(1)高频声振耦合系统统计性分析方法理论框架的梳理。首先回顾了 SEA的基本理论,明确相关参数的物理意义;然后研究了梁、板和声腔的高频能量在阻尼-频率平面内的振动能量场的统计特性,包括对三种振动场(模态场、扩散场以及自由场)的解;最后,利用SEA与传递矩阵法(TMM)介绍了层状多孔吸声介质在被动隔振方面的应用。(2)基于RETM的复合材料梁高频振动分析方法研究。以复合材料层合梁为研究对象,首先基于铁木辛柯梁(Timoshenko beam)模型,推导了层合梁的频散关系、波群速度、点导纳、模态密度、输入功率等参量,建立了一维结构多波传播系统的RETM模型;然后,将该模型与欧拉-伯努利梁(Euler-Bernoulli beam)的RETM模型相关计算结果进行比较,得出在横向振动场由弯曲占主导的频段两模型几乎没差别,但在剪切和弯曲共同主导的较高频段差别显着;最后,还将RETM结果与波传法(WPA)的理论解进行对比,验证本文所建立模型的正确性。(3)基于RETM的各向异性二维介质高频振动分析方法研究。首先,利用费马定理(Fermat’s principle)证明了能量射线在均匀二维各向异性介质中沿直线传播,并理论证明了在耦合各向异性介质的耦合边界处费马定理与斯涅尔定律(Snell’s law)的等价性;然后,首次推导了各向异性二维介质中点源的辐射功率流强度函数的显示表达式;最后,将RETM用于估计正交各向异性薄膜、汽车轮胎和各向异性薄板等结构的高频振动响应,并将预示结果与模态叠加理论解或者有限元(FEM)解进行对比,验证了 RETM模型在二维各向异性介质高频振动能量分布和能量流场预示中的有效性。(4)基于RETM的高频振动应力/应变积分表达式的建立。本文首次通过RETM来估计结构稳态高频振动应力/应变。首先,通过理论证明了梁和薄板在高频振动时,其动能密度等于势能密度;再根据弹性理论中弹性势能的表达式建立能量密度与应力/应变之间的转换关系;然后,根据RETM理论,计算点的应力/应变均方值由经过该点的能量射线携带的能量所转换的应力/应变均方值叠加而来,由此构造了应力/应变均方值的积分表达式;最后,通过若干算验证了表达式的正确性。
王恩美[3](2020)在《大型空间结构在轨组装阶段的分布式振动控制》文中认为随着太空任务的不断深入和航天技术的迅速发展,轻量化、模块化的大型空间结构具有广泛的应用需求基础。受限于运载火箭的单次运载能力,在轨组装是大型空间结构最有前景的构建方式之一。随着空间机器人技术的不断发展,在轨组装技术在未来大型甚至超大型空间结构的构建中将发挥更大的潜力。在轨组装的顺利完成是大型空间结构长期在轨运行的基本前提。整个在轨组装任务工程量巨大、耗时较长,多种空间摄动以及不可避免的组装撞击等扰动会引发空间结构整体的振动,特别是组装后期结构柔性越来越大,振动问题愈发突出,将严重影响组装任务。为实现大型空间结构高精高效、安全地在轨组装,与之相关的动力学建模与分析、组装任务规划、以及结构主动控制技术是需要优先突破的关键技术;但是,空间结构整体的构型和尺寸随模块逐个组装离散渐增,上述技术的突破依然存在建模工作繁琐、结构振动响应考虑不足、集中式主动控制策略不适用等问题。鉴于此,本文面向模块化大型空间结构的在轨组装阶段,以平面板式和桁架式大型空间结构为具体对象,开展结构动力学建模、序列规划、以及分布式自适应振动控制方法研究,旨在保障在轨组装任务的完成质量。主要研究内容包括:(1)模块化大型空间结构在轨组装阶段的动力学建模与分析。充分利用结构设计特点、以及组装任务的规律性,提出通过邻接关系向量调用模块基础模型库、按“节点自由度”加载的建模方法,建立构型复杂、组装方案多样的模块化大型空间结构的动力学模型,其在轨组装阶段的模型更新无需重复繁琐的建模工作。基于所建立的模型分析大型空间结构在轨组装阶段的动力学特性变化、以及模块组装撞击作用下的动力学响应。数值仿真结果说明,该方法建立的模型适用于描述该阶段大型空间结构的离散渐变动力学特性,其动力学特性的变化过程与模块的组装序列相关,而且模块的组装撞击对空间结构整体的稳定影响较大。(2)减小空间结构振动的多约束组装序列规划。考虑大型空间结构在轨组装阶段的结构振动,将整个组装序列规划问题分解为每次模块组装位置的优化问题,基于所提出的建模方法,以每次组装时结构一阶固有频率最大为优化指标,利用模块位置关系矩阵描述组装操作的连续性、可行性等多约束条件,结合遗传算法提出减小空间结构振动的多约束组装序列规划算法。数值仿真中利用该算法优化平面板式和桁架式大型空间结构的组装序列,开展在轨组装阶段的动力学分析。结果表明,对比组装效率等优化指标,以最大化结构一阶固有频率的次序组装模块,可有效降低大型空间结构在轨组装阶段的振动幅值。(3)面向分布式控制的动力学建模与自适应协同控制。为实现振动主动控制,采用分布式控制策略,充分考虑在轨组装阶段大型空间结构的变化特点,引入可随组装变化的模块化智能组件作为被控结构单元,调用模块基础模型库、按“节点自由度”加载,建立面向分布式控制的动力学模型;进而基于该模型提出分布式协同控制器、及其在轨组装阶段的自适应更新策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明控制系统的闭环稳定性。考虑组装撞击和部分控制器失效等工况,开展平面板式空间结构不同在轨阶段的动力学分析和振动主动控制。数值仿真结果充分验证了分布式自适应协同控制系统的可行性和良好鲁棒性,并说明分布式控制器中的协同部分可进一步增强控制系统的振动抑制效果。(4)提升控制系统计算效率的分布式自适应快速模型预测控制。为进一步提高在轨组装阶段分布式控制系统的自适应更新效率,基于Newmark-β方法推导智能组件离散状态的显式表达,结合快速计算策略,设计分布式自适应快速模型预测控制系统。考虑模块组装撞击的不确定性、以及部分智能组件控制器失效等多种工况,开展平面板式大型空间结构在轨组装阶段的振动主动控制。数值仿真结果体现了该分布式控制系统的可行性和鲁棒性,不同控制系统的对比结果验证了其在自适应更新效率方面的明显优势。(5)分布式主动振动控制实验验证。以柔性悬臂板结构为被控结构,采用压电纤维作动器和非接触式激光位移传感器,搭建实验平台,开展建模方法和分布式控制方法的实验验证工作。利用模块化大型空间结构的建模方法,结合载荷比拟法建立模块基础模型库,再调用、加载,获得压电驱动柔性悬臂板结构的动力学模型。以模态分析、静态变形实验,验证该理论模型的有效性后,在初始变形和部分主动元件失效等工况下开展悬臂板结构的主动振动控制实验,实验结果表明分布式控制系统对结构振动抑制作用明显,对部分主动元件失效工况的鲁棒性良好,也验证了智能组件控制器中的协同部分对结构振动抑制有增强效果。
蒋圣鹏[4](2020)在《桨-轴-船艉耦合系统振动控制方法研究》文中研究指明螺旋桨激励诱发的桨-轴-船艉耦合系统低频振动是舰船振动与声辐射的主要来源之一。桨-轴-船艉耦合系统轴系较长,固有频率较低;船体抗弯模量小,弯曲振动固有频率也较低。低频段的轴系与船体弯曲模态相近且存在耦合,使得桨-轴-船艉耦合系统表现出明显的低频特性。同时,轴系存在推力轴承、中间轴承、艉管水润滑轴承、前艉轴承、后艉轴承等众多支承,且不同轴承支承结构不同而使力学特性存在差异。因此螺旋桨激励下的系统振动传递路径多样,传递特性复杂,给系统振动声辐射特性分析和振动控制带来了很大挑战。本文以桨-轴-船艉耦合系统为研究对象,围绕系统耦合振动声辐射特性、振动控制方法展开研究,主要内容包括:(1)采用有限元/边界元法进行桨-轴-船艉耦合系统建模,对系统振动传递特性和声辐射特性进行分析,研究轴承参数对系统振动传递特性的影响。发现:减小轴承刚度可降低传递力;移动轴承位置使轴承前后轴段的弯曲模态频率相等时轴承传递力最小;增加轴承数量可减小传递路径后端轴承传递力。以上规律可为桨-轴-船艉耦合系统结构优化和振动控制提供依据。(2)针对桨-轴-船艉耦合系统低频振动,提出了基于遗传算法的分布式动力吸振器多频优化方法。根据模态振型确定分布式动力吸振器的数量和位置,采用频响综合法计算吸振器作用下的系统耦合振动响应。以船体艉部表面均方振速为控制目标,采用遗传算法进行参数优化。结果表明:优化得到的分布式动力吸振器可抑制螺旋桨垂向激励向船体的传递,解决了单频优化参数应用于多频优化时效果变差的问题。同时采用频响综合法计算系统振动响应可显着减少参数优化时间。(3)采用隔振装置、约束阻尼层和阻振质量对桨-轴-船艉耦合系统进行振动控制。隔振装置刚度根据对中条件求得,约束阻尼层铺设于艉轴架与艉部壳体连接处,阻振质量安装在艉轴架连接板上。结果表明,隔振装置对螺旋桨垂向激励下的系统中低频振动具有良好控制效果,约束阻尼层可有效抑制中高频振动,阻振质量可限制轴系振动向船体的传递。(4)搭建了桨-轴-船艉耦合系统缩比试验模型,模拟螺旋桨激励对艉部结构振动控制方法进行试验,试验结果与理论计算结果吻合:轴承座隔振对降低中低频共振峰值幅值有效;阻振质量对限制振动向艉部船体的传播比较有效;阻尼涂层对抑制中高频振动峰幅值效果明显。三种控制措施综合运用可在降低共振峰幅值的同时抑制高频宽带振动,使桨-轴-船艉耦合系统振动加速度下降6dB以上。
尚洁[5](2020)在《振动分散控制的解耦问题研究》文中进行了进一步梳理随着航空事业的迅猛发展,大面积太阳能电池阵、大面积雷达天线等大型挠性结构在航天器上的使用越发广泛。由于航天器所处的特殊环境,这些结构难以避免产生振动,影响航天器正常运行,因此,航天器不仅要具有较高的姿态稳定度和指向精度,还要能快速抑制机动干扰引起的大型挠性结构振动。然而,传统控制方法都是集中控制,需要完整的信息,对于航天器上体积庞大、结构复杂的大型挠性结构而言,传统的“集中性”控制无法在航天器上实现。因此,研究分散化振动控制具有十分重要的意义和价值。分散振动控制试图回避传统控制理论的“集中性”,把一个大系统的控制问题分散为若干个子系统的输出和状态反馈问题。这样的做法有效降低了系统的规模和复杂性,在子系统上,传统的控制方法得以继续使用。但是,目前的分散振动控制方法,即使是最近研究的分布式振动控制方法,子系统之间也都具有耦合性,一个子系统受到控制发生的状态改变也会影响其他子系统的状态和控制,这使控制很难进行,且子系统间需要信息传递,而航天器对质量、传感器数量和安装位置具有严格要求,如果能解决子系统间的耦合性,势必能降低计算难度,减少传感器数量,同时,子系统间并行控制,也能提高振动系统的收敛速度,综上所述即为本文想实现的主要目的。本文介绍的分散振动控制的最终目的仍然是有效控制整个大系统的振动,使整个大系统渐进稳定,主要贡献有:1)沿着组成大系统的物理子系统的边界或按信息的相关程度,分别将基于物理坐标和模态坐标的振动控制系统分解成子系统,通过合理的分块、重新排序和组合,解决子系统间的状态耦合和控制耦合问题;2)对每个子系统施加动态补偿和局部状态反馈的控制方法,研究物理和模态参数下的子系统解耦,解决了信息结构受到约束不能获得所需全部信息的主要矛盾,并依据这些局部的、不完全的、不确切的信息去协调分散的控制器,以达到全局的控制目标;3)从基本振动模型入手,利用有限元软件ABAQUS、ANSYS等,得到所需模型参数,并通过MATLAB平台验证本文解耦的分散振动控制方法的正确性,与集中控制以及当前分布式振动控制方法进行对比分析;4)对卫星太阳能帆板振动控制系统进行建模与仿真,分别论证动态补偿及局部状态反馈下的解耦的分散振动控制方法的正确性和实用性。
高宇琦[6](2020)在《强/台风作用下大跨度高铁连续梁桥施工期抖振及控制研究》文中研究表明本文以新建盐城至南通铁路某大跨度高铁连续梁桥为工程背景,结合大型有限元分析软件ANSYS和计算流体动力学(CFD)分析软件FLUENT,紧密围绕大跨度高铁连续梁桥风致抖振及其控制两个研究热点开展研究工作,研究内容涉及大跨度高铁连续梁桥气动力特性研究、桥梁有限元建模及动力特性分析、强/台风脉动风场数值模拟、桥梁抖振时域分析及控制方法研究等四个方面。主要研究内容包括:(1)基于CFD的大跨度高铁连续梁桥气动力特性研究。采用CFD方法,首先对二维薄平板断面进行了三分力系数和颤振导数识别,以验证模拟过程中所采用的湍流模型、网格及计算边界条件的准确性。在此基础上,采用SST k-ω湍流模型模拟了-3°、0°及+3°风攻角下大跨高铁桥梁主梁断面的二维流场,并获得了典型主梁断面的三分力系数和颤振导数。结合流场特征,进一步分析了不同风攻角下各截面处的风压和速度分布。基于上述工作得到了面向桥梁抖振分析的主梁气动力参数。(2)大跨度高铁连续梁桥有限元建模及动力特性分析。根据该高铁桥的主要结构设计参数,将整体结构离散为主梁系统、桥墩系统和支座系统分别建模。基于ANSYS分别建立了该桥成桥和最大悬臂状态下的三维有限元模型。采用Block Lanczos法获得了该桥的前200阶模态参数,并对前20阶模态与频率开展了较为深入的分析。选取典型模态参数与MIDAS计算结果进行对比验证,结果表明所建立的有限元模型能较好地反映桥梁实际动力特性,可服务于后续桥梁抖振及控制研究。(3)大跨度高铁连续梁桥施工期最大悬臂状态抖振时域分析。根据该桥结构形式及动力特征,结合桥址区自然风的相关特性开展了桥梁三维脉动风场模拟。在此基础上,基于大跨度桥梁时域抖振分析框架,实现了静风力和抖振力的时域表达,进而开展了最大悬臂状态下桥梁时域抖振响应分析。在此基础上,深入分析了主梁的抖振响应特征,并探讨了不同设计风速和风攻角对大跨度高铁连续梁桥悬臂状态抖振性能的影响。(4)强/台风下大跨度高铁连续梁桥最大悬臂状态抖振控制研究。采用抗风索、临时墩两种控制措施,开展了该桥长悬臂状态的抖振控制研究。以位移、加速度、舒适度为控制目标,详细探讨了不同抗风索布置方案(改变其截面大小、布置形式、初始应力、与水平方向夹角等)与不同临时墩布置位置对主梁悬臂端抖振控制效果的影响,据此提出了强/台风下大跨度高铁连续梁桥施工期抖振控制的合理方案。
王壮[7](2020)在《弱刚性薄壁环形工件装夹布局优化与振动控制》文中研究指明作为常见的结构形式,薄壁环形工件具有质量轻、结构简单和承载能力强等特点,被广泛应用在航空航天领域,例如航空发动机的机匣、飞机机身以及卫星的壳体等,上述部件在其整机设计研发和安全运行中占有举足轻重的地位,因此对工件的加工表面质量和加工精度的要求极其严苛。但由于其壁厚较薄,刚性较差,在加工过程中极易发生剧烈的振动甚至颤振,在工件表面形成振纹,导致工件加工表面质量和加工精度下降,使得工件难以满足加工要求,因此控制工件在加工过程中的振动显得尤为重要。本文以薄壁环形工件为研究对象,采用解析建模、有限元仿真和实验验证相结合的方法对薄壁环形工件进行了振动控制和装夹布局优化等方面的研究,具体的研究内容如下:工件的振动特性是研究薄壁环形工件振动控制的基础。为了获得较为准确的模态参数,本文建立了基于LOVE壳体理论的弹性边界条件下的薄壁环形工件模态分析解析模型,并得到了边界条件为一端固支、一端自由的薄壁环形工件的振动特性。在ABAQUS中建立了薄壁环形工件有限元模型,并通过模态分析得到了工件振动特性。通过模态试验验证了建立模型的正确性。基于工件—夹具系统刚度分布特性,采用半弹性接触模型并用弹簧代替工件与夹具之间的接触刚度建立了工件—夹具系统有限元模型,通过研究不同辅助支撑布局方式对工件—夹具系统刚度分布和振动特性的影响,并与薄壁环形工件的刚度分布和振动特性对比,得到了不同辅助支撑布局方式的刚度增强和振动控制效果,并通过模态实验验证了工件与辅助支撑之间接触模型的准确性以及不同辅助支撑布局方式对工件—夹具系统振动特性的影响。为了获得满足加工精度的最优辅助支撑布局方式,本文采用了遗传算法和有限元仿真相结合的方法,以工件在加工过程中的最大变形小于给定加工精度为目标函数,建立了工件—夹具系统辅助支撑递推优化模型,得到了辅助支撑最优布局方式,并通过有限元仿真得到了该布局方式下工件—夹具系统的刚度分布和振动特性,并与未施加辅助支撑条件下薄壁环形工件的刚度分布和振动特性进行对比,验证了其振动控制效果。为了控制典型薄壁环形零件—发动机机匣在铣削加工过程中的振动,本文设计了一种同步伸缩式多点辅助支撑夹具以增强机匣的刚度,并采用控制变量法基于有限元仿真分析得到了发动机机匣在不同工装参数下的振动特性,为实际加工过程中机匣夹具工装参数的选用提供指导性意见。
张文政[8](2020)在《基于结构光视觉检测的旋转梁轨迹规划与振动控制研究》文中提出在航空航天和工业应用领域,轻质高效的柔性旋转梁结构应用广泛。当其执行转动操作任务时,由于刚度低、阻尼小的结构特性其末端会激起低频弹性振动且衰减缓慢,对柔性梁操作效率和使用寿命带来较大影响,此外,柔性梁系统存在刚柔耦合、摩擦以及减速器间隙等较多的非线性因素。因此设计合理有效的控制策略来提高转动平稳性以及快速抑制残余振动是十分有必要的。论文主要工作包括:(1)建立旋转单梁系统和双梁系统数学模型。基于假设模态法描述弹性振动,推导动力学模型并进一步提取运动学方程,为后续振动控制策略提供理论基础;分析柔性梁系统间隙、双梁耦合等非线性特性,确定双梁复合控制方案。(2)由点激光器与相机搭建结构光视觉测取旋转柔性梁的弹性振动。基于张氏标定法提出相机、激光线方程、电机轴方程标定方法,完成三维重建以及振动信息提取相关理论推导,补偿由于激光与梁面不垂直产生的误差,总结整体测量步骤。(3)从前馈控制角度提高单、双柔性梁系统的转动平稳性,针对点到点运动规划抑振轨迹。对单梁系统以多项式结合傅里叶级数为基础轨迹,基于辨识的自回归滑动平均模型构造振动目标函数,采用粒子群算法优化轨迹参数。对双梁系统以分段五次多项式样条函数为基础轨迹,基于状态空间形式辨识双梁耦合运动学方程,并采用自适应遗传算法优化轨迹分段区间端点浮动值,得到双梁的优化抑振轨迹。(4)从反馈控制角度设计振动控制器抑制柔性梁旋转激起的弹性振动,从而提高操作效率。由于柔性梁系统存在非线性不确定因素,常规线性控制器效果局限。考虑到对角回归神经网络的非线性映射能力和“记忆”能力,设计相应的辨识网络和控制网络实现单梁系统的在线辨识与振动抑制。对双梁系统设计模糊预测控制算法,利用分段特性突破间隙控制死区,各运动区段对应切换主导模型,结合预测控制实现振动快速抑制。(5)基于上述测控策略分析搭建单、双梁平台实验研究,其中为不失一般性双梁实验平台包括对称双梁与非对称双梁。分别规划梯形速度、摆线等经典轨迹与优化轨迹下的转动,实验结果表明规划所提的两种优化轨迹时柔性梁振动响应更小。对单、双梁系统分别采用对角回归神经网络控制和模糊预测控制,与PD控制对比实验结果均表明,所提出的控制算法振动抑制效果更好,特别是对于小幅值残余振动。
尤婷[9](2020)在《摆式调谐质量阻尼器性能优化与振动控制的研究》文中进行了进一步梳理随着社会对桥梁等大型基础设施结构的安全性、可靠性关注日益增加,结构振动控制技术也越来越受到人们的重视。结构振动控制技术是一种多学科交叉的新兴技术,它通过在结构上安装一些主动的或被动的耗能装置来改变结构的刚度、阻尼等参数或提供主动控制力以期达到减振控制效果,对于保障关键结构的安全性、避免重大灾害性事故的发生、保障人民的生命财产安全等方面具有重大的意义。本文以国家自然科学基金科研项目为研究背景,开展了摆式调谐质量阻尼器(Pendulum Tuned Mass Damper,简称PTMD)优化设计、评估、控制与桥梁减振等方面的研究,着重开展了摆式调谐质量阻尼器多自由度动力学建模、参数性能与优化求解、基于扩展卡尔曼滤波器的参数估计、多频调谐控制和桥梁动荷载作用下多PTMD仿真等方面的方法研究、算法推导与分析验证等工作,在技术方法上探索和给出了相关算法实施的一般技术指引,研究工作获得了良好成效并取得若干具有创新性的科研成果。论文所做研究工作和主要贡献:(1)从结构与摆式调谐阻尼器相互耦合运动的五自由度模型着手,根据动能,势能和耗散函数,利用Lagrange方程,建立了多自由度PTMD的响应与动力学方程以及系统的状态空间方程,基于平面和球面运动的两个广义坐标来模拟PTMD的三维特性,推导了非线性辅助阻尼、等效线性粘滞阻尼参数,为后续章节的分析提供理论基础。(2)以多自由度PTMD的响应分析为基础开展了参数研究,提出了一种使用线性化平面PTMD的闭式或数值搜索最优阻尼器参数解决方案,对于较大质量比的系统,利用本算法比传统单纯增加质量比的方法可以获得出更优的辅助阻尼比,开展了基于地缘政治策略和小波突变的帝国竞争算法的参数优化研究。(3)基于扩展卡尔曼滤波器提出了一种多参数估计算法,该算法实现了阻尼器正常工作时能有效估计结构的固有频率、模态阻尼比和振型,消除了自身对系统结构动态特性响应带来的干扰,克服了传统方式中需要停止附加阻尼器的工作才能进行参数识别的缺陷,为在线实施提供了技术支持。(4)围绕结构模态特性,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器估计方法,将结构模态特性估计算法引入到有效阻尼的估计中,克服了结构的受控频率无法准确获知时,利用系统加速度响应就能够实现在役调谐阻尼器性能评价。(5)研究了一种基于Stewart平台的PTMD系统,对该系统进行了运动学分析,结合混沌理论开展了Stewart平台加速度信号混沌辨析,对该系统进行混沌判别做了积极的探索。对PTMD液压控制系统各单元模块进行了建模并提出了多频率调谐的主动控制方案,最后通过控制系统仿真实现了使用更小的质量达到了大质量被动TMD相同的阻尼效果,提高了PTMD系统阻尼效率。(6)以铁路桥梁为特定对象,开展了不同质量比的单个PTMD、不同质量比多个PTMD的仿真对比分析,相关仿真分析验证了论文研究工作所提出算法的可行性与有效性,该部分研究工作体现出良好的技术方法意义,为相关理论方法的实际应用提供了一定的技术方法支撑。
马瑞强[10](2019)在《充气薄膜结构气体作用下的振动特性研究》文中认为充气薄膜结构作为轻质结构,在航空航天领域具有广泛的应用前景,其需要充入超压气体才具有支撑刚度,文中的超压气体指一定压力的气体(超过10k Pa的气体)。由于质量轻、柔度高的特点,充气薄膜结构的振动特性很容易受到内外气体的影响,主要包括预应力刚度效应、压力追随效应和气固耦合效应。预应力刚度效应是指结构在超压气体影响下产生预应力,影响结构的自身刚度;压力追随效应是指超压气体产生的内充压力在变形中总是与结构表面垂直,而这种与变形相关的力会影响结构刚度;气固耦合效应是指结构振动过程中带动内外气体一起振动,并反过来影响其振动。本文主要研究压力追随效应和气固耦合效应对充气薄膜结构振动特性的影响,并建立相应的分析模型,为充气薄膜结构的振动特性研究提供理论参考和分析模型。基于Timoshenko梁理论和虚功原理,考虑充气直梁的截面为变截面,引入内充压力的虚功,推导了含压力追随效应的充气直梁振动控制方程;分析获得压力追随效应引起的结构单元刚度矩阵改变量,建立了考虑变截面引起的轴向压力追随效应的充气直梁单元模型。然后搭建了充气直梁的振动测试平台,测试了变截面充气直梁的振动特性,验证了充气直梁单元模型的准确性。研究了压力追随效应对充气直梁振动特性的影响规律,得到压力追随效应对充气直梁基频的影响显着显着。提出了一种压力追随效应因子,可用来描述压力追随效应对充气直梁固有频率的影响,研究结构尺寸、锥角等几何参数对结构振动特性的影响规律。当充气曲梁曲率半径和截面直径的尺寸处于同一数量级时,采用充气直梁模型分析充气曲梁的力学特性会带来较大的误差。根据虚功原理的虚速度法,引入内充压力的虚功率,推导了充气曲梁的振动控制方程,采用伽辽金法分析并获得曲率相关压力追随效应引起的单元刚度矩阵,建立了充气曲梁的面内和面外振动模型。通过与有限膜和有限梁单元方法对比,验证了充气曲梁单元模型的高计算精度。最后建立了含曲率相关压力追随效应的充气曲梁三维振动模型,分析了初始曲率对充气曲梁振动特性的影响规律。基于声波理论和无矩壳理论,结合流固耦合边界条件,推导了充气梁的气固耦合振动方程,并建立了充气梁气固耦合分析模型。然后利用该模型分析了气固耦合效应对充气梁振动特性的影响规律,获得内部和外部气体对相同振型模态的固有频率影响非常接近。研究了气体密度、体积模量以及内充压力对充气梁振动特性的影响规律,得到气体密度的增加能够降低结构固有频率;还得到充气梁固有频率随着内充压力的增加而减小,这可能是因为内充压力的增加也会导致气体附加质量的增加,这种增量大于内充压力带给结构刚度的增量。研究了充气支撑管的振动特性。首先搭建模拟无重力下充气支撑管的振动测试平台,并测试充气支撑管的振动特性;然后基于由层合铝膜和弹性增强条组成的非均匀充气支撑管的等效刚度方法,采用建立的含压力追随效应的充气直梁单元模型和充气梁气固耦合分析模型,分析充气支撑管的振动特性,并与实验值比较,进一步验证充气直梁单元模型和气固耦合分析模型的准确性;还得到在空间真空环境中忽略气固耦合效应带来的前4阶固有频率偏差小于2.6%。研究了弹性增强条参数和结构形式对结构振动特性的影响规律。最后设计了充气支撑管作为主要支撑结构的薄膜帆结构,并研究了其振动特性,得到充气支撑管和帆面连接悬线可较大幅度提高薄膜帆的固有频率。本文的研究可用于评估充气梁、充气拱和充气环,以及其组成的充气骨架飞艇、充气天线和再入减速器等大型空间结构的振动特性,为充气薄膜结构振动特性设计提供理论依据。
二、结构振动控制的应用及若干问题(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、结构振动控制的应用及若干问题(论文提纲范文)
(1)分数阶粘弹性梁振动特性分析与控制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 粘弹性梁结构国内外研究现状 |
1.2.1 粘弹性材料本构模型 |
1.2.2 粘弹性夹层梁研究进展 |
1.2.3 非均匀梁的振动分析 |
1.3 夹层梁振动控制研究现状 |
1.4 论文的主要研究内容以及创新性 |
第二章 振动分析方法以及基础理论 |
2.1 引言 |
2.2 分数阶微积分理论 |
2.3 分数阶粘弹性本构方程 |
2.4 波向量法基本理论 |
2.5 压电理论基础 |
2.5.1 压电效应 |
2.5.2 压电方程 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于波向量法的分数阶粘弹性均匀梁振动分析 |
3.1 引言 |
3.2 波向量法求解可行性分析 |
3.2.1 粘弹性梁分数阶动力学模型 |
3.2.2 算例验证 |
3.3 振动波在非连续梁界面传递特性分析 |
3.3.1 材料非连续界面 |
3.3.2 材料截面非连续界面 |
3.3.3 截面非连续界面 |
3.4 多跨梁振动特性分析 |
3.4.1 支撑周期分布粘弹性梁 |
3.4.2 支撑位置优化的粘弹性梁 |
3.5 分段均匀梁振动特性分析 |
3.5.1 振动分析方法 |
3.5.2 算例与结果分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于波向量法的粘弹性非均匀梁振动分析 |
4.1 引言 |
4.2 粘弹性连续变截面梁振动特性分析 |
4.2.1 振动分析方法 |
4.2.2 算例与结果分析 |
4.3 轴向非均匀梁振动分析 |
4.3.1 等截面轴向功能梯度梁 |
4.3.2 轴向非均匀粘弹性梁 |
4.4 声学黑洞梁结构的振动波传递特性分析 |
4.4.1 传统声学黑洞梁结构 |
4.4.2 多材料分布ABH梁结构 |
4.5 本章小结 |
第五章 粘弹性夹层梁分数阶动力学建模与振动分析 |
5.1 引言 |
5.2 约束阻尼夹层梁分数阶动力学建模与振动分析 |
5.2.1 约束阻尼夹层梁分数阶模型建模 |
5.2.2 约束阻尼夹层梁的振动特性分析 |
5.3 覆膜夹层梁分数阶动力学建模与振动分析 |
5.3.1 覆膜夹层梁的分数阶动力学模型 |
5.3.2 覆膜夹层梁的振动特性分析 |
5.3.3 振动特性影响因素分析 |
5.4 覆膜夹层梁实验分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 粘弹性覆膜夹层梁振动控制研究 |
6.1 引言 |
6.2 压电覆膜夹层梁的分数阶动力学方程 |
6.2.1 压电驱动方程 |
6.2.2 压电传感方程 |
6.3 基于粒子群优化算法的优化控制方法 |
6.3.1 PSO算法 |
6.3.2 双压电片夹层梁 |
6.3.3 算例与结果分析 |
6.4 基于波向量法的振动波反馈局部控制方法 |
6.4.1 单压电片夹层梁振动控制 |
6.4.2 双压电片夹层梁振动控制 |
6.4.3 局部反馈控制影响因素分析 |
6.5 基于夹层梁分数阶模型的LQR控制方法 |
6.5.1 分数阶状态空间方程 |
6.5.2 LQR控制算法设计 |
6.5.3 算例与结果分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
参考文献 |
(2)结构高频声振统计特性及能量辐射传递模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
专业名词缩写 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 统计能量分析(SEA) |
1.2.2 SEA的适用条件 |
1.2.3 振动传导法(VCA) |
1.2.4 VCA的适用条件 |
1.2.5 能量辐射传递法(RETM) |
1.2.6 RETM的适用条件 |
1.3 本文的主要工作 |
第2章 统计能量分析基本原理 |
2.1 引言 |
2.2 单振子系统的振动能量 |
2.3 连续系统的统计能量分析 |
2.3.1 简支梁的统计能量分析 |
2.3.2 四边简支正交各向异性矩形板的统计能量分析 |
2.3.3 封闭空间内均匀流体的统计能量分析 |
2.4 耦合系统的统计能量分析 |
2.4.1 耦合梁间的能量传递系数与耦合损耗因子 |
2.4.2 耦合板间的能量传递系数与耦合损耗因子 |
2.4.3 面内波在板边界处的能量传递系数 |
2.4.4 板与声腔子系统间的能量传递系数与耦合损耗因子 |
2.4.5 板的辐射比 |
2.5 算例: 声腔-板-声腔耦合系统 |
2.5.1 吸声系数 |
2.5.2 隔板的传声损失 |
2.5.3 传递矩阵法 |
2.5.4 耦合传递矩阵 |
2.5.5 边界条件 |
2.5.6 TMM求解透射、吸声系数 |
2.5.7 声振耦合响应估计 |
2.6 本章小节 |
第3章 能量辐射传递法 |
3.1 引言 |
3.2 一维结构的能量辐射传递模型 |
3.2.1 一维系统能量密度和功率流强度的核函数 |
3.2.2 弦振动 |
3.2.3 杆的纵向与轴向扭转振动 |
3.2.4 一维声腔系统 |
3.2.5 欧拉-伯努利梁的横向振动 |
3.2.6 层合梁的横向振动-铁木辛柯梁模型 |
3.2.7 一维系统边界虚源的确定 |
3.2.8 一维单一波场 |
3.2.9 一维耦合波场 |
3.3 算例: 一维系统的能量辐射模型的应用 |
3.3.1 管道消音器 |
3.3.2 欧拉-伯努利梁与铁木辛柯梁的高频振动对比 |
3.3.3 耦合欧拉-伯努利梁系统 |
3.4 二维各向异性系统的能量辐射传递模型 |
3.4.1 射线和波在均匀各向异性介质中的传播 |
3.4.2 域内任一点的能量密度和功率流强度 |
3.4.3 边界处的能量反射模型 |
3.4.4 自由边界及耦合边界处的能量平衡方程(边界虚源的确定) |
3.4.5 数值算法示例 |
3.4.6 辐射功率流强度的方向函数f(φ) |
3.5 算例: 二维系统的能量辐射模型应用 |
3.5.1 正交各向薄膜的高频振动响应及统计特性 |
3.5.2 汽车轮胎的统计特性研究及高频振动能量分析 |
3.5.3 各向异性薄板的统计特性研究及高频振动能量响应特性分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 高频振动结构应力估计 |
4.1 引言 |
4.2 欧拉-伯努利梁的高频振动应力估计 |
4.3 Kirchchoff薄板的高频振动应力估计 |
4.3.1 应力/应变和能量密度转换模型 |
4.3.2 RETM框架下的动态应力/应变估算模型 |
4.3.3 VCA框架下的动态应力/应变估算模型 |
4.4 算例:薄板的高频振动应力/应变估计以及相关统计性结果验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 工作总结与研究展望 |
5.1 工作内容总结 |
5.2 工作创新点总结 |
5.3 研究展望 |
参考文献 |
附录A 自由场振动控制方程的空间傅里叶变换(κ-空间) |
A.1 定义空间傅里叶变换对 |
A.2 梁的κ-空间 |
A.3 薄膜的κ-空间 |
A.4 离散傅里叶逆变换法(IDFT) |
附录B 柯西留数定理(Cauthy's residue theorem) |
B.1 洛朗级数展开(Laurent expansion) |
B.2 若尔当引理(Jordam's lemma) |
附录C 驻定相位法(Stationary Phase Method) |
附录D 矩形活塞的声辐射(傅里叶变换解) |
附录E 频率响应函数(Frequency Response Functions) |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(3)大型空间结构在轨组装阶段的分布式振动控制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.2 国内外相关研究工作进展 |
1.2.1 大型空间结构及其在轨组装技术 |
1.2.2 在轨动力学建模与分析 |
1.2.3 在轨组装任务规划 |
1.2.4 主动振动控制 |
1.2.5 分布式主动控制 |
1.3 本文研究思路与研究内容 |
2 模块化大型空间结构在轨组装阶段的动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 模型描述 |
2.3 空间结构整体的动力学建模 |
2.3.1 组装模块的基础模型库 |
2.3.2 动力学建模 |
2.3.3 在轨组装阶段的动力学模型更新 |
2.4 动力学分析 |
2.4.1 平面板式大型空间结构 |
2.4.2 桁架式大型空间结构 |
2.5 本章小结 |
3 减小空间结构振动的多约束组装序列规划 |
3.1 引言 |
3.2 序列规划问题描述 |
3.2.1 模型描述 |
3.2.2 规划流程描述 |
3.3 序列规划结果与讨论 |
3.3.1 平面板式大型空间结构 |
3.3.2 桁架式大型空间结构 |
3.4 本章小结 |
4 面向分布式控制的动力学建模与自适应协同控制 |
4.1 引言 |
4.2 面向分布式控制的动力学建模 |
4.2.1 分布式控制策略描述 |
4.2.2 智能组件及其面向分布式控制的动力学模型 |
4.2.3 在轨组装阶段面向分布式控制的动力学模型更新 |
4.3 分布式自适应协同控制系统设计 |
4.3.1 智能组件的协同控制器 |
4.3.2 控制系统的自适应更新策略 |
4.3.3 控制系统的稳定性分析 |
4.4 数值仿真 |
4.4.1 分布式自适应PD协同控制系统 |
4.4.2 分布式自适应最优协同控制系统 |
4.5 本章小结 |
5 提升控制系统计算效率的分布式自适应快速模型预测控制 |
5.1 引言 |
5.2 集中式快速模型预测控制 |
5.3 分布式自适应快速模型预测控制 |
5.3.1 基于Newmark-β方法的智能组件离散状态表达 |
5.3.2 智能组件的快速模型预测控制器 |
5.3.3 控制系统的自适应更新策略 |
5.4 数值仿真 |
5.4.1 控制系统的可行性验证 |
5.4.2 控制系统的鲁棒性验证 |
5.5 本章小结 |
6 分布式主动振动控制实验 |
6.1 引言 |
6.2 实验平台描述 |
6.3 模块化空间结构的建模方法验证 |
6.3.1 压电悬臂板结构的动力学建模 |
6.3.2 模态分析实验 |
6.3.3 静态变形实验 |
6.4 分布式主动振动控制方法验证 |
6.4.1 自由振动实验 |
6.4.2 主动振动控制实验 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)桨-轴-船艉耦合系统振动控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 桨-轴-船艉耦合系统建模与计算方法 |
1.2.2 桨-轴-船艉耦合系统振动与声辐射特性 |
1.2.3 桨-轴-船艉耦合系统振动控制 |
1.3 目前研究存在的主要问题 |
1.4 主要研究内容 |
第二章 桨-轴耦合系统建模与分析 |
2.1 引言 |
2.2 有限元方法 |
2.2.1 结构域有限元方法 |
2.2.2 流固耦合有限元方法 |
2.3 螺旋桨-轴系耦合系统建模与特性分析 |
2.3.1 螺旋桨建模与固有振动特性分析 |
2.3.2 螺旋桨-轴系系统建模与固有振动特性分析 |
2.4 轴承参数对振动传递的影响研究 |
2.4.1 轴承刚度对振动传递的影响 |
2.4.2 轴承位置对振动传递的影响 |
2.4.3 轴承数量对振动传递的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 桨-轴-船艉耦合系统建模与分析 |
3.1 引言 |
3.2 船体艉部建模与动力学分析 |
3.2.1 船体艉部有限元模型建立 |
3.2.2 船体艉部模态分析 |
3.3 桨-轴-船艉耦合系统建模与模态分析 |
3.3.1 桨-轴-船艉耦合系统建模 |
3.3.2 桨-轴-船艉耦合系统模态 |
3.4 桨-轴-船艉耦合系统振动传递特性分析 |
3.5 桨-轴-船艉耦合系统声辐射特性分析 |
3.5.1 直接边界元法 |
3.5.2 声学计算模型的建立 |
3.5.3 三向激励下桨-轴-船艉模型声辐射计算结果 |
3.6 本章小结 |
第四章 桨-轴-船艉耦合系统振动控制方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 分布式动力吸振器优化设计方法 |
4.2.1 理论计算 |
4.2.2 吸振器结构设计与参数计算 |
4.2.3 分布式动力吸振器参数优化 |
4.3 桨-轴-船艉耦合系统动力吸振器优化设计 |
4.3.1 桨-轴-船艉耦合系统理论计算 |
4.3.2 吸振器位置与质量的确定 |
4.3.3 分布式动力吸振器单频优化 |
4.3.4 分布式动力吸振器多频全局优化 |
4.4 桨-轴-船艉耦合系统隔振装置控制效果分析 |
4.4.1 隔振控制方案 |
4.4.2 轴系对中分析 |
4.4.3 控制效果分析 |
4.5 桨-轴-船艉耦合系统约束阻尼层控制效果分析 |
4.5.1 约束阻尼层控制方案 |
4.5.2 控制效果分析 |
4.6 桨-轴-船艉耦合系统阻振质量控制效果分析 |
4.6.1 阻振质量控制方案 |
4.6.2 阻振质量位置对系统振动的影响 |
4.6.3 阻振质量重量对系统振动的影响 |
4.7 本章小结 |
第五章 桨-轴-船艉耦合系统振动控制试验 |
5.1 引言 |
5.2 试验对象与系统 |
5.3 轴系和模型壳体固有振动特性测试 |
5.3.1 固有振动特性测试测点布置 |
5.3.2 系统固有振动特性测试结果 |
5.4 配重盘激励下的振动传递特性测试 |
5.4.1 振动传递特性测试系统 |
5.4.2 试验台架轴系状态检测 |
5.4.3 系统振动传递特性测试结果 |
5.5 船艉结构振动控制测试 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
(5)振动分散控制的解耦问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 大型挠性结构振动控制面临的挑战 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 论文主要内容和组织结构 |
第2章 分散振动控制基础理论 |
2.1 振动控制系统方程 |
2.2 振动系统的能控性 |
2.3 分散化问题 |
2.3.1 集中系统关于镇定的主要结论 |
2.3.2 固定多项式和固定模 |
2.4 稳定化方法 |
2.4.1 用动态补偿的稳定化 |
2.4.2 用局部状态反馈的稳定化 |
2.5 本章小结 |
第3章 子系统振动控制的解耦研究 |
3.1 大系统的子系统分解方法 |
3.1.1 基于物理坐标的振动分散控制子系统 |
3.1.2 基于模态坐标的振动分散控制子系统 |
3.2 基于动态补偿的分散振动控制解耦研究 |
3.2.1 基于结构物理参数的分散控制的解耦研究 |
3.2.2 基于结构模态参数的分散控制的解耦研究 |
3.3 基于局部状态反馈的分散控制的解耦研究 |
3.4 结构振动系统的分散最优控制方法 |
3.4.1 问题的提出 |
3.4.2 次最优控制律的计算 |
3.5 本章小结 |
第4章 分散振动控制系统的仿真实验及对比分析 |
4.1 基本模型下的振动集中控制 |
4.1.1 单输入情况下结构的振动集中控制 |
4.1.2 多输入情况下结构的振动集中控制 |
4.2 基本模型下的振动分散控制 |
4.2.1 基于模态参数的动态补偿分散控制 |
4.2.2 基于物理参数的动态补偿分散控制 |
4.2.3 局部状态反馈分散控制 |
4.3 与当前研究的对比分析 |
4.4 卫星太阳能帆板振动控制系统的仿真实验及对比分析 |
4.4.1 卫星太阳能帆板振动模型 |
4.4.2 基于结构物理参数的动态补偿分散控制 |
4.4.3 基于结构模态参数的局部状态反馈分散控制 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 主要工作与创新点 |
5.2 后续研究工作 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
(6)强/台风作用下大跨度高铁连续梁桥施工期抖振及控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 桥梁风致振动及其研究方法 |
1.2.1 桥梁结构的风致振动 |
1.2.2 桥梁风工程的研究方法 |
1.2.3 桥梁结构风致抖振 |
1.3 CFD数值模拟技术及发展 |
1.3.1 CFD数值模拟技术简介 |
1.3.2 CFD数值模拟技术发展 |
1.4 桥梁风致振动控制研究 |
1.4.1 桥梁风致振动控制措施 |
1.4.2 桥梁风致抖振控制发展现状 |
1.5 本文依托工程背景 |
1.6 本文主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 基于CFD的大跨度高铁连续梁桥气动力特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 桥梁三分力系数识别 |
2.2.1 三分力系数 |
2.2.2 平板断面三分力系数识别 |
2.2.3 大跨度高铁连续梁桥箱梁断面三分力系数识别 |
2.3 均匀流颤振导数识别 |
2.3.1 颤振导数识别方法 |
2.3.2 平板断面颤振导数识别 |
2.3.3 大跨度高铁连续梁桥闭口箱梁颤振导数识别 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 大跨度高铁连续梁桥动力特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 大跨度高铁连续梁桥有限元建模 |
3.2.1 最大悬臂状态下的有限元模型 |
3.2.2 全桥有限元模型 |
3.3 大跨度高铁连续梁桥全桥动力特性分析 |
3.3.1 大跨度高铁连续梁桥最大悬臂状态动力特性分析 |
3.3.2 大跨度高铁连续梁桥全桥动力特性分析 |
3.4 动力特性对比验证 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 大跨度高铁连续梁桥施工期最大悬臂状态抖振时域分析 |
4.1 引言 |
4.2 大跨度高铁连续梁桥三维风场模拟 |
4.2.1 风场的简化 |
4.2.2 目标谱的选取 |
4.2.3 主梁风场模拟 |
4.2.4 桥墩风场模拟 |
4.3 大跨度高铁连续梁桥施工期最大悬臂状态抖振时域分析 |
4.3.1 桥梁抖振时域分析方法 |
4.3.2 大跨度高铁连续梁桥施工期最大悬臂状态抖振时域分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 强/台风下大跨度高铁连续梁桥长悬臂状态抖振控制研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于临时抗风索的抖振控制 |
5.2.1 临时抗风索布置形式 |
5.2.2 抗风索对抖振响应的控制效果 |
5.3 基于临时支墩的抖振控制 |
5.3.1 临时墩的布置形式 |
5.3.2 临时墩对抖振响应的控制效果 |
5.4 主梁舒适度评价及控制效果 |
5.4.1 Diekemann舒适度指标K |
5.4.2 斯佩林指标W_z |
5.4.3 加速度评价指标 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要研究工作与结论 |
6.2 研究工作展望 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(7)弱刚性薄壁环形工件装夹布局优化与振动控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 薄壁环形工件振动特性 |
1.2.2 工件—夹具系统接触模型 |
1.2.3 装夹布局优化模型 |
1.2.4 工件—夹具系统振动控制 |
1.3 论文主要研究内容及结构 |
2 薄壁环形工件模态分析 |
2.1 模态分析理论 |
2.2 薄壁环形工件模态分析解析方法 |
2.2.1 边界约束方程的建立 |
2.2.2 工件振动系统动力学方程的建立 |
2.3 薄壁环形工件有限元分析 |
2.4 薄壁环形工件实验验证 |
2.5 结果分析 |
2.6 本章小结 |
3 基于刚度分布的工件-夹具系统分析 |
3.1 薄壁环形工件刚度分布计算 |
3.2 薄壁环形工件—辅助支撑夹具系统的建立 |
3.3 工件—夹具系统接触模型 |
3.3.1 接触模型的选择 |
3.3.2 接触刚度的计算 |
3.4 辅助支撑对工件-夹具系统的影响 |
3.4.1 辅助支撑对工件—夹具系统刚度分布的影响 |
3.4.2 辅助支撑对工件—夹具系统振动特性的影响 |
3.5 本章小结 |
4 基于遗传算法的工件—辅助支撑夹具系统装夹布局优化设计 |
4.1 遗传算法概述 |
4.1.1 遗传算法原理 |
4.1.2 遗传算法操作步骤 |
4.2 基于遗传算法的薄壁环形工件—辅助支撑夹具装夹布局优化 |
4.2.1 遗传算法在装夹布局优化中的应用 |
4.2.2 遗传算法与有限元软件的集成 |
4.2.3 薄壁环形工件装夹布局优化 |
4.3 薄壁环形工件—辅助支撑夹具系统最优装夹布局方式振动特性分析 |
4.4 本章小结 |
5 薄壁机匣辅助支撑夹具设计及仿真分析 |
5.1 薄壁机匣结构简化原则 |
5.2 薄壁机匣同步自锁式气动辅助支撑夹具设计 |
5.3 薄壁机匣同步自锁式气动辅助支撑夹具工装参数设计及有限元分析 |
5.3.1 薄壁机匣同步自锁式气动辅助支撑夹具有限元模型的建立 |
5.3.2 压紧力的确定 |
5.3.3 单一工装变量对机匣振动特性的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录A 方程(2.34)中矩阵G和H的元素 |
附录B 方程(2.41)中矩阵J、L、O和P的元素 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
(8)基于结构光视觉检测的旋转梁轨迹规划与振动控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景及研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 柔性结构建模研究现状 |
1.3.2 振动检测研究现状 |
1.3.3 轨迹规划研究现状 |
1.3.4 振动控制算法研究现状 |
1.4 本文内容 |
第二章 旋转柔性梁建模 |
2.1 旋转单柔性梁动力学模型 |
2.1.1 单柔性梁系统 |
2.1.2 单柔性梁模型建立 |
2.2 旋转双梁动力学模型 |
2.2.1 双柔性梁系统 |
2.2.2 双柔性梁模型建立 |
2.3 柔性梁系统特性分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 结构光视觉振动检测 |
3.1 结构光视觉检测系统 |
3.2 视觉系统标定 |
3.3 图像处理 |
3.4 振动信息获取 |
3.4.1 柔性梁振动信号测量 |
3.4.2 振动测量信号的误差补偿 |
3.5 本章小结 |
第四章 柔性梁抑振轨迹规划 |
4.1 经典轨迹规划插值函数 |
4.2 基于粒子群算法的优化轨迹 |
4.2.1 多项式结合傅里叶级数的基础轨迹 |
4.2.2 粒子群算法优化 |
4.3 基于自适应遗传算法的优化轨迹 |
4.3.1 分段多项式样条函数的基础轨迹 |
4.3.2 自适应遗传算法优化 |
4.4 本章小结 |
第五章 柔性梁振动主动控制算法 |
5.1 PD控制算法 |
5.2 对角回归神经网络控制算法 |
5.2.1 网络结构 |
5.2.2 权值训练更新 |
5.3 模糊预测控制算法 |
5.3.1 T-S模糊模型 |
5.3.2 预测控制器设计 |
5.4 本章小结 |
第六章 柔性梁轨迹规划和振动控制实验研究 |
6.1 实验系统组成 |
6.1.1 单梁振动实验平台 |
6.1.2 双梁振动实验平台 |
6.2 视觉检测实验结果 |
6.2.1 结构光视觉标定结果 |
6.2.2 视觉振动测量结果 |
6.3 轨迹规划实验结果 |
6.3.1 单梁轨迹规划实验 |
6.3.2 对称双梁轨迹规划实验 |
6.3.3 非对称双梁轨迹规划实验 |
6.4 振动主动控制实验结果 |
6.4.1 单梁振动控制实验 |
6.4.2 对称双梁振动控制实验 |
6.4.3 非对称双梁振动控制实验 |
6.5 本章小结 |
总结与展望 |
全文工作总结 |
今后研究方向和展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(9)摆式调谐质量阻尼器性能优化与振动控制的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 结构振动控制技术 |
1.2.1 被动控制方式 |
1.2.2 主动控制方式 |
1.2.3 半主动控制方式 |
1.2.4 主、被动混合控制方式 |
1.3 调谐质量阻尼器的国内外发展状况 |
1.3.1 被动式调谐质量阻尼器 |
1.3.2 主动式调谐质量阻尼器 |
1.3.3 半主动式调谐质量阻尼器 |
1.3.4 调谐质量阻尼器的失谐问题 |
1.4 摆式调谐质量阻尼器 |
1.5 当前存在的主要问题 |
1.6 论文主要研究内容和章节安排 |
1.7 本章小结 |
第二章 PTMD的数学模型 |
2.1 引言 |
2.2 基于多自由度的PTMD系统建模 |
2.2.1 PTMD系统能量函数 |
2.2.2 基于拉格朗日的系统运动方程 |
2.3 PTMD辅助阻尼和刚度 |
2.4 多自由度结构与摆式阻尼器动力学耦合关系 |
2.4.1 主结构-PTMD系统的单轴响应 |
2.4.2 状态空间方程的推导 |
2.5 非线性辅助阻尼的分析 |
2.5.1 速度平方比例辅助阻尼 |
2.5.2 等效线性粘性阻尼 |
2.6 本章小结 |
第三章 PTMD的参数研究 |
3.1 引言 |
3.2 PTMD参数的影响 |
3.2.1 PTMD性能的评估方法 |
3.2.2 失谐效应 |
3.2.3 质量比的影响 |
3.3 PTMD优化参数求解 |
3.3.1 PTMD解的封闭形式 |
3.3.2 主质量阻尼的平面PTMD优化参数 |
3.3.3 主质量阻尼的平-球面PTMD优化参数 |
3.4 基于帝国竞争算法的优化研究 |
3.4.1 帝国竞争算法基本原理 |
3.4.2 改进1型-地缘政治策略 |
3.4.3 改进2型-小波突变 |
3.4.4 调谐质量阻尼器的参数优化 |
3.5 本章小结 |
第四章 PTMD参数估计研究 |
4.1 引言 |
4.2 扩展卡尔曼滤波器参数估计研究 |
4.2.1 卡尔曼滤波器状态估计算法 |
4.2.2 扩展卡尔曼滤波器状态与参数联合估计算法 |
4.2.3 卡尔曼滤波器连续系统的离散化处理 |
4.3 卡尔曼滤波器噪声估计 |
4.3.1 馈通干扰噪声的状态估计算法 |
4.3.2 基于相关性的噪声估计 |
4.3.3 基于最小二乘法的相关性向量化处理 |
4.3.4 基于最小二乘法的估计 |
4.4 基于EKF的多参数估计研究 |
4.4.1 PTMD-多自由度结构的状态方程推导 |
4.4.2 基于EKF的 PTMD-多自由度结构状态和参数联合估计 |
4.4.3 基于EKF的 PTMD-多自由度结构的噪声协方差估计 |
4.4.4 基于EKF的状态、噪声协方差与参数联合估计 |
4.5 PTMD的有效阻尼估计 |
4.5.1 PTMD有效阻尼的理论分析 |
4.5.2 基于EKF的 PTMD-单自由度结构有效阻尼估计 |
4.5.3 基于EKF的 PTMD-多自由度结构有效阻尼估计 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于Stewart平台的摆式调谐质量阻尼器控制策略 |
5.1 引言 |
5.2 基于Stewart平台的摆式调谐质量阻尼器特点 |
5.3 基于Stewart平台的摆式调谐质量阻尼器分析 |
5.3.1 Stewart平台坐标分析 |
5.3.2 Stewart平台雅可比矩阵求解分析 |
5.3.3 Stewart平台速度及加速度分析 |
5.3.4 Stewart平台动力学分析 |
5.4 基于Stewart平台的PTMD系统构成 |
5.5 基于Stewart平台的PTMD混沌特性分析 |
5.5.1 Stewart平台加速度信号混沌辨析 |
5.5.2 加速度信号混沌诊断 |
5.5.3 Lorenz时滞混沌系统控制和同步 |
5.5.4 混沌同步的实现 |
5.5.5 滞混沌的控制与同步的数值仿真 |
5.6 液压控制系统建模 |
5.6.1 伺服电机与液压泵建模 |
5.6.2 液压缸建模 |
5.6.3 三位四通电磁阀建模 |
5.6.4 负载建模 |
5.7 本系统PTMD主动控制策略 |
5.7.1 主动阻尼的多频调谐系统控制方案 |
5.7.2 PTMD主动控制仿真分析 |
5.8 本章小结 |
第六章 多PTMD桥梁减振研究 |
6.1 桥梁的有限元建模及校准 |
6.2 桥梁的动态加载分析 |
6.3 多PTMD配置与布局 |
6.4 多PTMD仿真分析 |
6.4.1 有限元模型的动态特性 |
6.4.2 不同参数多PTMD的仿真分析 |
6.4.3 多PTMD灵敏度分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间科研论文发表情况 |
作者在攻读博士学位期间所参加的主要科研项目 |
致谢 |
(10)充气薄膜结构气体作用下的振动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状和分析 |
1.2.1 充气薄膜结构的应用研究 |
1.2.2 充气直梁压力效应下的振动特性研究 |
1.2.3 充气曲梁压力效应下的振动特性研究 |
1.2.4 充气梁气固耦合效应下的振动特性研究 |
1.2.5 充气支撑管结构特性研究 |
1.3 国内外研究现状简析 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 充气直梁压力追随效应下的振动特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 充气直梁几何模型描述 |
2.3 含压力追随效应的充气直梁振动控制方程 |
2.3.1 内充压力虚功和外载荷虚功 |
2.3.2 内力虚功 |
2.3.3 惯性力虚功 |
2.3.4 振动控制方程 |
2.4 含压力追随效应的充气直梁单元模型 |
2.4.1 变截面充气直梁的单元质量矩阵和刚度矩阵 |
2.4.2 等截面充气直梁的单元质量矩阵和刚度矩阵 |
2.5 充气直梁单元模型验证 |
2.5.1 算例分析 |
2.5.2 充气直梁单元模型的实验验证 |
2.5.3 与有限膜和有限梁单元方法的对比 |
2.6 压力追随效应的影响研究 |
2.7 充气直梁几何参数对结构振动特性的影响 |
2.7.1 锥角对结构振动特性的影响 |
2.7.2 尺寸对结构振动特性的影响 |
2.8 本章小结 |
第3章 充气曲梁压力追随效应下的振动特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 充气曲梁几何模型描述 |
3.2.1 充气曲梁几何模型假设 |
3.2.2 充气曲梁的变形梯度 |
3.2.3 速度场 |
3.3 含曲率相关压力追随效应的充气曲梁振动控制方程 |
3.3.1 内力虚功率 |
3.3.2 惯性力的虚功率 |
3.3.3 内充压力的虚功率 |
3.3.4 充气曲梁的振动控制方程 |
3.4 含曲率相关压力追随效应的充气曲梁单元模型 |
3.4.1 含曲率相关压力追随效应的面内振动模型 |
3.4.2 含曲率相关压力追随效应的面外振动模型 |
3.5 充气曲梁压力追随效应下的振动模态分析 |
3.5.1 振动控制方程 |
3.5.2 含曲率相关压力追随效应的三维振动模型 |
3.5.3 含曲率相关压力追随效应的三维振动模型验证 |
3.5.4 曲率对充气曲梁固有频率的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 充气梁气固耦合效应下的振动特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 充气梁和内外气体的气固耦合振动方程 |
4.2.1 气体振动方程 |
4.2.2 充气梁振动方程 |
4.2.3 气体与充气梁耦合边界条件 |
4.3 气固耦合分析模型 |
4.4 气固耦合效应对充气梁振动特性的影响 |
4.4.1 充气梁内外气体的振动特性 |
4.4.2 气固耦合效应对充气梁振动特性的影响 |
4.4.3 气体参数对充气梁振动特性的影响 |
4.4.4 内充压力对充气梁振动特性的影响 |
4.5 结构几何参数对充气梁振动特性的影响 |
4.5.1 壁厚对充气梁振动特性的影响 |
4.5.2 曲率对充气梁振动特性的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 充气支撑管的振动特性及应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 充气支撑管的初步设计 |
5.3 充气支撑管的振动特性研究 |
5.3.1 充气支撑管振动模态试验研究 |
5.3.2 压力追随和气固耦合效应对充气支撑管振动特性的影响 |
5.3.3 弹性增强条结构参数对充气支撑管振动特性的影响 |
5.3.4 结构形式对固有频率的影响 |
5.4 充气支撑管在薄膜帆结构中的应用研究 |
5.4.1 薄膜帆结构描述 |
5.4.2 薄膜帆结构振动特性分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 :易混淆的参数符号 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
四、结构振动控制的应用及若干问题(论文参考文献)
- [1]分数阶粘弹性梁振动特性分析与控制研究[D]. 徐俊. 南京林业大学, 2021(02)
- [2]结构高频声振统计特性及能量辐射传递模型研究[D]. 钟强. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]大型空间结构在轨组装阶段的分布式振动控制[D]. 王恩美. 大连理工大学, 2020
- [4]桨-轴-船艉耦合系统振动控制方法研究[D]. 蒋圣鹏. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]振动分散控制的解耦问题研究[D]. 尚洁. 重庆邮电大学, 2020(02)
- [6]强/台风作用下大跨度高铁连续梁桥施工期抖振及控制研究[D]. 高宇琦. 东南大学, 2020
- [7]弱刚性薄壁环形工件装夹布局优化与振动控制[D]. 王壮. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]基于结构光视觉检测的旋转梁轨迹规划与振动控制研究[D]. 张文政. 华南理工大学, 2020
- [9]摆式调谐质量阻尼器性能优化与振动控制的研究[D]. 尤婷. 上海大学, 2020(03)
- [10]充气薄膜结构气体作用下的振动特性研究[D]. 马瑞强. 哈尔滨工业大学, 2019(01)