密频系统振动控制的状态估计

首先在研究了重频系统中状态可观察的必要条件基础上,给出了设计重频系统状态估计器的方法,使得状态估计的误差能以事先指定的速率衰减。随后给出两种方法将上述重频系统的估计器用到密频系统上去：一种是直接用重频系统估计器来估计密频系统状态,另一种是用按重频系统设计得到的估计矩阵构造密频系统的观察器,并分析由此引起的误差。分析表明,第一种方法简单易行,并且在频率分散度比较小时可以得到理想的结果;第二方法的精度较高,其误差与状态变量本身无直接关系。数值例子表明,用提出的状态估计器,并按相应的状态控制器,可以使密频系统的振动按事先给定的衰减程度趋向于零。     

智能结构密频系统振动控制及其摄动分析

提出一种智能结构密频控制规律的设计方法。其主要工作为：将密频子空间转化为重频子空间,把密频系统作为重频系统上的摄动;为了解决重频密频子空间相对应的特征向量选取的敏感性问题,通过摄动分析得到与重频密频子空间相对应特征向量的线性组合并利用闭环系统特征值极点配置的方法得到重频密频系统的振动规律;把所设计的振动控制规律作用于原系统和摄动系统上,讨论了结构参数改变后对系统的动态特性的影响;最后通过算例证明该方法的有效性。     

密频近线性系统2阶超谐共振Hopf分叉

研究了一个两自由度密频近线性系统２阶超谐共振Ｈｏｐｆ分叉，揭示出由于密频内共振的作用，系统将存在较复杂的动力学行为。     

重频模态可控可观性的度量与主模态概念

本文研究重频模态的可控性和可观性的定量度虽以及不变子空间的可控性结构和可观性结构问题，提出了一种利用奇异值来度量重频模态可控性和可观性的方法，同时提出了如何获得一组新的重频模态向量，使得在这组模态坐标下，子空间的可控性结构或可观性结构有更加明了的表达．     

哈密顿系统正则变换在时变最优控制中的应用

利用哈密顿系统正则变换和生成函数理论求解线性时变最优控制问题,构造了新的最优控制律形式并提出了控制增益计算的保结构算法. 利用生成函数求解最优控制导出的哈密顿系统两端边值问题,并构造线性时变系统的最优控制律,由第2类生成函数所构造的最优控制律避免了末端时刻出现无穷大反馈增益. 控制系统设计中需求解生成函数满足的时变矩阵微分方程组. 根据生成函数与哈密顿系统状态转移矩阵之间的关系,从正则变换的辛矩阵描述出发,导出了求解这组微分方程组的保结构递推算法.为了保持递推计算中的辛矩阵结构,哈密顿系统状态转移矩阵的计算中利用了Magnus级数.      

不确定线性时滞系统模型参考自适应控制研究

以具有不确定参数和时滞的线性时滞系统为对象,开展时滞系统的模型参考自适应控制研究。首先利用时滞控制力项的差分方程对系统的状态变量进行增广,将时滞系统动力学方程变为形式上不含有时滞项的增广状态方程。然后根据时滞系统动力学方程和已确定的参数建立相应参考模型,并采用线性二次调节器(LQR)设计参考模型控制律,以保证闭环参考模型系统稳定。最后基于参考模型的LQR控制律,采用基于类观测器的模型参考自适应控制方法设计相应的自适应控制律。因此,针对原时滞系统动力学方程,本文所设计的时滞控制律由LQR控制律和自适应控制律两部分组成。数值仿真结果表明:本文所使用的基于LQR的自适应控制方法在系统参数和时滞不确定的情况下,能够有效地跟踪稳定的参考模型的动力学行为,从而对系统进行控制。该方法可以作为LQR控制方法的有益补充,进一步改善控制系统的动力学行为。     

智能压电结构的新型阻尼修正模型

针对智能压电结构中，结构和压电材料之间的耦合和压电材料的动态输出，对结构阻尼的影响，提出了一种新的分段阻尼模型。由于压电结构和系统之间的耦合效应，整个结构的刚度和阻尼都会发生变化，尤其是阻尼会发生动态的变化。静态阻尼模型的描述已不能满足描述需要，而文中的分段阻尼模型能更精确地描述智能压电结构中的阻尼，以及系统的动态响应。以悬臂梁为例，实验结果验证了原静态阻尼模型的误差较大，而新模型比原模型精确反映了系统的幅频相应，比原模型更加合理和准确。     

非对称矩阵特征值问题密集模态重分析方法

本文提出了一种非对称矩阵特征值问题的密集模态重分析方法，它将原密集特征问题表达为与其临近的某一重特征值的小摄动。从而密集模态的重分析问题就转重频模态的重分析问题。     

接近亏损系统的矩阵摄动法

随着系统参数的变化，带有重频的系统可转变成带有密集频率的系统，反之亦然．本文讨论了亏损系统与接近亏损系统之间的关系．并提出了接近亏损系统的平均移位的摄动方法．算例表明了此方法的有效性．     

高频纵向导波在钢杆中传播特性的研究

计算了钢杆中纵向轴对称导波模态的衰减频散曲线和群 速度频散曲线. 分析了1~3MHz范围内高频纵向轴对称超声导波在钢杆中的传播特 性. 理论分析表明，各高阶纵向模态都存在一个衰减最小值，在此衰减最小值所对应频率下 的高阶模态能传播较远距离，可用于钢杆导波检测. 建立实验系统，采用轴对称同端激 励接收的方法，根据第1次端面回波做出群速度和端面回波幅值随频率变化曲线，实验结 果与理论分析基本吻合. 表明考虑材料衰减特性的钢杆频散曲线可以作为实验指导依据.     

非对称矩阵特征值问题密集模态重分析方法

本文提出了一种非对称矩阵特征值问题的密集模态重分析方法。它将原密集特征值问题表达为与其临近的某一重特征值问题的小摄动,从而密集模态的重分析问题就转化为重频模态的重分析问题。     

基于时间响应函数的结构阻尼识别方法比较

研究了3种基于时间响应函数的结构阻尼识别方法, 包括对数衰减法、希尔 伯特方法和小波方法. 给出了3种方法的实现算法, 分析了对密集模态的识别能力. 构造仿真算例, 采用3种方法识别了5{\%}, 10{\%}和30{\%}噪声条件下的模态阻尼. 结果表明, 小波方法比对数衰减法和希尔伯特方法具有更好的噪声鲁棒性. 采用小波方法分析了润扬大桥结构健康监测系统获得的实测数据, 识别出了润扬大桥悬索桥前6阶模态参数, 第2阶和第3阶模态频率相差仅为0.015\,Hz. 研究表明, 小波方法具备噪声条件下密集模态的识别能力, 是工程中阻尼识别的优选方法.     

考虑扭转耦联效应的附属结构最优位置分析

实际建筑物大多为偏心结构,扭转耦联效应使同层楼板上不同位置处附属结构的动力响应也不相同,通常存在一个平面最优位置.本文建立了主附结构体系的扭转耦联模型,利用复模态理论和模式搜索方法研究了影响附属结构最优位置的几个重要因素,包括地震输入方向、场地类别、主体结构偏心、附属结构质量、频率及阻尼比等,通过数值分析得出了一些有益的结论.     

亏损系统振动模态的可控可观性

利用奇异值分解方法来讨论系统广义模态的可控可观性的量度问题,得到了亏损系统广义模态可控可观性的量度指标,同时用实例说明了本文方法是有效的。     

On a modal damping identification model of building structures

The simple modal damping identification model of Hart and Vasudevan is generalized. The model works in the frequency domain and provides time-invariant modal damping ratios of building structures under seismic excitations in terms of modal participation factors and the roof-to-basement transfer function. Translational as well as torsional modes of vibration are considered. The performance of the model is assessed through a small, yet indicative, number of numerical examples involving steel plane and space frames under seismic excitations and on the basis of a number of criteria an ideal identification model should satisfy. It is concluded that the presented model, in spite of its simplicity, gives very good results for low-amplitude seismic excitations resulting in linear elastic structural behavior (with damping) even for cases of closely spaced modes, local modes, and very small or large amounts of damping. Some numerical pitfalls regarding the application of the model are mentioned and carefully treated. The limitations of the model when used in conjunction with inelastic structural behavior are determined and discussed. Experimental verification of the model is also provided.     

参数激励下非线性受控系统的动力学和稳定性

研究两自由度参数激励系统的非线性动力学与控制问题．利用Lagrange方程建立含反馈控制的参激捅及其驱动机构组成的系统动力学方程，以多尺度方法获得一阶近似控制方程．然后，对系统受一阶摸态参激主共振与一、二阶模态间3：1内共振联合作用下的幅额响应及其稳定性，以及反馈参数对系统稳态行为的影响作了详细分析．结果表明，响应的稳定域位置和大小取决于位移反馈，位移立方反馈改变了系统的非线性程度，速度反馈类似于阻尼，可使系统呈现自激振动特性．     

Robust tracking control method based on composite nonlinear feedback technique for linear systems with time-varying uncertain parameters and disturbances

In this paper, the composite nonlinear feedback control method is considered for robust tracking and model following of uncertain linear systems. The control law guarantees that the tracking error decreases asymptotically to zero in the presence of time varying uncertain parameters and disturbances. For performance improvement of the dynamical system, the proposed robust tracking controller consists of linear and nonlinear feedback parts without any switching element. The linear feedback law is designed to allow the closed loop system have a small damping ratio and a quick response while the nonlinear feedback law increases the damping ratio of the system as the system output approaches the output of the reference model. A new collection of different nonlinear functions used in the control law are offered to improve the reference tracking performance of the system. The proposed robust tracking controller improves the transient performance and steady state accuracy simultaneously. Finally, the simulations are provided to verify the theoretical results.     

漂浮基柔性关节空间机器人自适应滑模运动控制及振动主动抑制

讨论了关节柔性且系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统的动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制算法设计及系统柔性振动的主动抑制问题。利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日法对系统动力学进行分析,并建立系统动力学方程。基于奇异摄动法将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢变子系统和表示系统柔性运动部分的快变子系统。针对慢变子系统提出了一种自适应滑模控制算法。该控制算法是由基于滑模面的等效控制项、自适应控制项和PID反馈控制项组成。因此,它集合了滑模控制、自适应算法和PID技术的优点,且弥补了三种算法各自的缺点。该控制算法能够有效地补偿系统的转动误差和不确定参数,提高控制系统的精度。针对快变子系统,提出基于速度差值的反馈控制算法来抑制柔性关节引起的系统柔性振动,保证系统的稳定性。最后,通过仿真实验证明了提出的混合控制算法的有效性。