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。     

密频模态滤波器的实现及其在智能结构中的应用

针对空间智能桁架密频结构,提出了一种适应性较好的模态滤波器的实现方法,基于模态滤波器和分时共享充分利用作动器的思想,采用独立模态空间控制方法,实现了空间智能桁架结构的振动主动控制。仿真结构表明了这种控制策略的有效性。     

漂浮基柔性两杆空间机械臂的关节运动鲁棒控制与柔性振动最优控制

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,具有有界干扰及有界未知参数的漂浮基柔性两杆空间机械臂的具有鲁棒性的关节运动控制与柔性振动最优控制算法设计问题。首先选择合理的联体坐标系,利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到漂浮基柔性两杆空间机械臂系统的动力学方程。通过合理选择联体坐标系与利用奇异摄动理论,实现了两个柔性杆柔性振动之间、关节运动与两柔性杆柔性振动的解耦,得到了柔性两杆空间机械臂的慢变子系统与柔性臂快变子系统。针对两个子系统设计相应的控制规律,即增广鲁棒慢变子系统控制律与柔性臂快变子系统最优控制律,这两个相应的子系统控制规律综合到一起构成飘浮基柔性两杆空间机械臂总的关节运动与臂柔性振动控制的组合控制律。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需要直接测量漂浮基的位置、移动速度和移动加速度。     

漂浮基柔性两杆空间机械臂的关节运动鲁棒控制与柔性振动最优控制Robust joint motion control and vibration optimal control for a free-floating two-flexible-link space manipulator

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下，具有有界干扰及有界未知参数的漂浮基柔性两杆空间机械臂的具有鲁棒性的关节运动控制与柔性振动最优控制算法设计问题。首先选择合理的联体坐标系，利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到漂浮基柔性两杆空间机械臂系统的动力学方程。通过合理选择联体坐标系与利用奇异摄动理论，实现了两个柔性杆柔性振动之间、关节运动与两柔性杆柔性振动的解耦，得到了柔性两杆空间机械臂的慢变子系统与柔性臂快变子系统。针对两个子系统设计相应的控制规律，即增广鲁棒慢变子系统控制律与柔性臂快变子系统最优控制律，这两个相应的子系统控制规律综合到一起构成飘浮基柔性两杆空间机械臂总的关节运动与臂柔性振动控制的组合控制律。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需要直接测量漂浮基的位置、移动速度和移动加速度。     

不确定参数闭环控制系统特征值的区间分析

运用区间理论,讨论了区间参数的结构振动控制问题,给出了求解闭环系统区间特征值的一种方法．基于区间参数导出了区间刚度矩阵和质量矩阵,然后利用矩阵摄动理论和区间扩张理论,推导了复区间特征值上下界估计的算法．这些结果是从二阶系统的左右特征向量出发得到的．将该文方法应用到悬臂梁的控制问题,数值结果表明它是有效的．     

任意非亏损系统特征灵敏度分析的直接摄动法

本文发展了一种任意非亏损系统特征灵敏度分析的二阶段摄动法，将未摄动的问题的解作为零阶近似，把摄动影响作为摄动后问题的高阶修正，经过严格的数学推导，得到了支配高阶修正量的完全方程组。本方法无损知道摄问题的全部特征向量，仅需知被摄模态的特征对。本方法可处理被摄问题具有重特征值，甚至具有等导重特征值这一高度退化极难处理的情况。算例显示了本方法的正确性。     

柔性空间机械臂协调运动的鲁棒神经网络控制及柔性振动PD反馈控制

针对具有未知惯性参数柔性空间机械臂系统的动力学和柔性振动控制问题,设计了基于奇异摄动理论的载体、关节铰轨迹跟踪的鲁棒神经网络控制算法和柔性振动反馈PD控制算法.首先,构建神经网络函数逼近慢变子系统的综合建模误差,设计载体、关节铰协调运动鲁棒控制算法,同时,通过稳定性分析选择神经网络自适应律;应用PD反馈控制来主动控制并消除快变子系统的柔性振动模态.仿真结果表明,所设计的控制算法解决了系统参数未知等因素带来的影响,能快速准确地进行轨迹追踪,同时,柔性杆的振动模态得到明显抑制,在2秒后基本消除.     

密集模态摄动的新方法

本文提出了一种密集模态结构系统(M_0,K_0)振动分析的矩阵摄动新方法.它将密集模态结构系统特征解的摄动问题转化为重特征值的摄动问题.文中给出了一个数值例子.     

奇异Hamilton系统矩阵的精细积分法

常规位移有限元的结构振动方程是n个二阶常微分方程组.采用一般交分原理推导,将结构振动问题引入Hamiltoil体系,将得到2n个一阶常微分方程组.精细积分法宜于处理一阶方程,应用于线性定常结构动力问题求解,可以得到在数值上逼近精确解的结果.对于非齐次动力方程,当结构具有刚体位移时,系统矩阵将出现奇异.本文借鉴全元选大元高斯-约当法求解线性方程组的经验,提出全元选大元法求奇异矩阵零本征解的方法,该方法可以简便快速地寻求奇异矩阵零本征值对应的子空间.利用Hamiltoil体系已有研究成果及Hamilton系统的共轭辛正交归一关系,迅速将零本征值对应的子空间分离出来,通过投影排除奇异部分,然后用精细积分法求得问题的解.数值算例表明,该方法对Hamilton系统奇异问题,处理方便,计算量小,易于实现,同时保持了精细算法的优点.     

旋转运动导电圆板的磁弹性参数振动分析

针对磁场中旋转运动圆板,在动能、应变能表达式基础上,根据哈密顿原理导出圆板的磁弹性振动方程.应用伽辽金积分法,得到横向磁场中旋转变速运动圆板的轴对称参数振动微分方程.通过坐标变换得到包含两个变系数项的马蒂厄振动方程.应用弗洛凯理论和平均法对系统的参数振动问题进行求解.通过数值计算得到周期稳定图、对应的振动响应特性图和相轨迹图.结果表明:在稳定区域内,系统的幅频曲线呈现为周期或概周期变化形式;在不稳定区内,系统的幅频响应曲线呈现为发散变化形式.     

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。     

亏损系统模态优化控制Riccati方程的求解方法

讨论亏损重复特征值的Ｒｉｃｃａｔｉ方程的模态控制算法．由于亏损特征值的Ｊｏｒｄａｎ块矩阵的阶数ｍ小于状态方程的阶数ｎ,即ｍ＜＜ｎ;所提出的模态控制算法可极大地减少计算工作量．其中的数值例子说明了该方法的有效性．     

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．     

一类结构的（n－3）重根及其非退化性

基于陀螺模态综合法，从总装阵的块式结构出发，构造性地证明了具有ｎ片桨叶的旋翼型结构陀螺特征值问题存在一系列的（ｎ－３）重特征根，得到了对应的（ｎ－３）个完备的振型．结论进而推广到有阻尼的旋翼型结构．继续研究证明过程表明：结论适用于更广泛的一类具有重复子结构的结构系统，结果表明这类结构几何上的重复性或对称性导致的重根不会引入退化性．不同类型的算例验证了所得到的解析结果．本文还试图说明动力子结构法的定性性质保持特性是值得继续探讨的课题     

一类结构的（n－3）重根及其非退化性

基于陀螺模态综合法，从总装阵的块式结构出发，构造性地证明了具有ｎ片桨叶的旋翼型结构陀螺特征值问题存在一系列的（ｎ－３）重特征根，得到了对应的（ｎ－３）个完备的振型．结论进而推广到有阻尼的旋翼型结构．继续研究证明过程表明：结论适用于更广泛的一类具有重复子结构的结构系统，结果表明这类结构几何上的重复性或对称性导致的重根不会引入退化性．不同类型的算例验证了所得到的解析结果．本文还试图说明动力子结构法的定性性质保持特性是值得继续探讨的课题     

基于复模态的控制力矩陀螺配置优化

由于陀螺耦合效应,系统动力学方程的特征值和特征向量皆为复数形式,不便于进行控制力矩陀螺的配置优化和控制律设计。本文基于复模态理论,构造出一种实数域上的伪模态矩阵,从而实现方程解耦。综合考虑结构模态、控制输入能量和传感器接收能量的复合优化准则,获得了控制力矩陀螺的最优配置。结果表明,采用线性二次型最优控制,能够快速将结构的响应振幅降至5%以内,验证了使用伪模态矩阵进行方程解耦的可行性及控制的有效性。     

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。     

Second-order sensitivity of eigenpairs in multiple parameter structures

This paper presents methods for computing a second-order sensitivity matrix and the Hessian matrix of eigenvalues and eigenvectors of multiple parameter structures. Second-order perturbations of eigenvalues and eigenvectors are transformed into multiple parameter forms,and the second-order perturbation sensitivity matrices of eigenvalues and eigenvectors are developed.With these formulations,the efficient methods based on the second-order Taylor expansion and second-order perturbation are obtained to estimate changes of eigenvalues and eigenvectors when the design parameters are changed. The presented method avoids direct differential operation,and thus reduces difficulty for computing the second-order sensitivity matrices of eigenpairs.A numerical example is given to demonstrate application and accuracy of the proposed method.     

Derivatives of repeated eigenvalues and corresponding eigenvectors of damped systems

A procedure is presented for computing the derivatives of repeated eigenvalues and the corresponding eigenvectors of damped systems. The derivatives are calculated in terms of the eigenvalues and eigenvectors of the second-order system, and the use of rather undesirable state space representation is avoided. Hence the cost of computation is greatly reduced. The efficiency of the proposed procedure is illustrated by considering a 5-DOF non-proportionally damped system.