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。     

密频系统的反馈控制

研究了如何将结构重频系统设计中的反馈控制律用到含有密频子结构的系统上去，主要解决了如何估计将重频系统控制律用到相应的密频系统对闭环系统的（指数）衰减律的影响，原系统的结构参数有少量变化后的新系统以及原系统是不可控的密频系统的情形．理论和数值算例表明，只要对重频系统设计的反馈律作正确的坐标变换，应用到上述三种情形时，其闭环系统的衰减律的误差只有相应频率分散度的一阶小量     

密频近线性系统的组合共振

本言语考察双频激励下一类近性线两自由度系统的密频内共振对组合共振响应的影响。结果表明密频内共振在下列三方面限制组合共振，（１）缩减组合失稳的参数区域；（２０减小非直接受激模态的振幅；（３）限制直接受激模态的机械能的稳定幅值。     

自由界面部件模态综合中的移频技术

本文给出在自由界面部件模态综合中应用移频技术的理论依据,证明了适当地选择移频值才能简化计算过程和保证良好的精度,并利用工程算例作了验证.     

密频内共振导致的响应饱和

本文考究两自由度近线性系统中密频内共振导致的响应饱和现象，结果表明有三种情况（一）饱和：仅有一个饱和值，激励有上阈ＱＫ，超过ＱＫ，有关的饱和响应就Ｈｏｐｆ分岔失稳。（二）双饱和：有两个不同的饱和值，高饱和值腾的饱和响应基本上不稳定，低 值有关的饱和响庆常中间失稳但激励无上阈。（三）退化饱和：仅有一个饱和值，或类似于情况（一），或类似于情况（二），随两模态间能量溢出是中逆而定。     

应用结构传递函数计算高阶剩余模态

本文分析了高阶剩余模态的组成形式,提出了一种利用结构传递函数求解高阶剩余模态的方法.由于文中通过传递函数得到结构高阶剩余模态,因此实验模态技术能方便地引入模态综合之中,为模态综合技术更广泛地应用提供了方便.     

密频子空间的可控度与可观度

首先提出了频率组的分散度和密集度的概念,从而可以在整体上把握一个频率组的接近程度,然后对于二阶的弹性结构系统,分别在可控性和可观性的意义下,引入了两个同维数的一阶系统,分别以该一维系统为基础,利用小参数方法,以频率组的分散度为参数,分析了密集频率子空间的可控度和可观度,给出了可控度和可观度的一阶近似解。     

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。     

基于LQG最优控制法的压电智能结构独立模态空间控制

采用压电材料作为传感器和驱动器对智能结构振动主动控制进行研究,基于机电耦合的压电智能结构传感和驱动方程,将振动控制动力学方程变换到模态空间对方程进行解耦。通过计算结构最大应变,确定压电元件的最佳粘贴位置。考虑到系统过程噪声和量测噪声的影响,设计Kalman滤波器,采用基于线性二次型高斯(LQG)最优控制的独立模态空间控制方法对压电智能结构的振动进行控制。最后以压电智能悬臂梁为例进行控制仿真,验证了此方法的有效性。     

随机激励下柔性智能梁结构振动的模糊自适应控制

对柔性智能梁结构提出了一种具有结构和参数学习能力的模糊神经网络控制方法,该法摒弃了常规的以BP算法来优化整个网络参数的作法,利用遗传算法对网络全局性参数进行离线优化,利用BP学习算法对网络局部性参数进行在线调节。以柔性智能悬臂梁为例,实现了对其在随机激励下的振动控制。仿真结果表明,模糊神经网络控制算法对智能结构的振动控制具有一定的鲁棒性和自适应性。     

基于神经网络的结构变形估计和形状控制

准确的变形估计是智能结构形状控制的前提。本文基于人工神经网络（ＡＮＮ）方法设计了智能桁架结构的变形估计器和形状控制器，根据结构系统有限数目的测量值可以估计结构变形并用于形状控制。该方法同时适于处理结构非线性问题。算例表明方法的可行性与有效性。     

随机参数智能桁架结构动力特性分析

文中针对随机参数压电智能桁架结构研究了基于概率的结构动力特性分析方法。建立了压电主动檑和被动杆结构材料的质量密度、弹性模量同时具有随机性时结构的刚度矩阵和质量矩阵；从结构振动的瑞利商表达式出发，利用代数综合法推导出结构特征值随机变量数字特征的计算表达式。最后通过两个算例考察了智能桁架结构物理参数的随机性对其动力特性的影响，并获得了一些有意义的结论。     

模态分析在航空发动机振动故障分析中的应用

本文介绍了模态分析与数字谱分析技术在航空发动机振动故障诊断中的应用.具体研究了航空发动机故障信号分析、处理,发动机整机及零部件模态试验,以及根据实测频响函数的非线性特性诊断发动机零件裂纹的方法,并据此判断发动机产生故障的原因.     

六面体柔性桁架多体结构的模态测试实验研究

采用半正弦冲击波形，通过内力激振的方法对六面体空间柔性格架结构进行了模态实验研究，得到了系统的前四阶固有频率和模态振型。比较实验结果与理论计算结果，二者能够很好的吻合，验证了理论计算方法的正确性。实验结果表明采用内力激振的方法能够有效的激起结构的固有频率，所得的振动参数可为下一步空间柔性格架振动主动控制提供直接依据。     

噪声控制压电智能系统研究的现状和展望

综述了噪声控制压电智能系统研究的现状。基于大量国内外有关噪声控制压电智能结构的文献,首先介绍了流固耦合问题的数值求解方法,接着对压电智能结构的研究现状作了简单介绍,最后详细介绍了噪声控制压电智能系统的研究现状和展望。     

压电智能板结构的H∞振动控制

研究了压电智能板结构的H∞振动控制问题。先采用4节点矩形弯曲薄板单元(含12个位移自由度,2个电自由度)的有限元模型,利用Ham ilton原理得到了智能板结构的运动微分方程,然后综合运用模态截断法、最小实现法和平衡降阶法,对压电智能板结构的系统状态方程进行了降阶处理,得到了可观可控且低阶的近似状态方程,针对该降阶后的系统,利用H∞控制理论求解出能抑制干扰的动态输出反馈控制器,并将该控制器作用到降阶处理前的原系统中,从而能实现原系统抗干扰的振动控制。最后,以智能悬臂薄板结构为例,讨论了降阶过程中出现的一些问题和结论,并求出了相应的动态输出反馈控制器。仿真结果表明,文中的方法可实现压电智能板结构对干扰的抑制。     

智能结构有限元动力模型的建立及主动振动控制和抑制

采用一种新的压电板单元，建立了含有分布压电传感元件和执行元件结构（智能结构）的有限元动力模型。利用两种反馈控制律，研究了智能结构振动控制与抑制的问题，并提出了智能结构主动振动控制和抑制的一种方法。最后，提供了数值示例，说明本文提出方法的应用。     

航天结构主、被动一体化振动控制技术的研究现状和进展

围绕航天结构振动的被动控制、主动控制、一体化控制和实验研究等几个方面对当前研究的现状和最新进展进行了介绍。将被动控制、主动控制结合,优点互补的体化振动控制技术是当前结构振动控制研究的一个重点。结合工程实际,开发新型振动控制材料及控制元件和装置,发展附加重量代价小、高效、能耗低和可靠性强的一体化振动控制技术,是将来的研究方向。