摘要:本文提出了一种复合型动力吸振器.建立弹性简支梁-动力吸振器耦合动力学模型.采用模态叠加法,推导了各阶模态幅频响应的解析表达式,并针对弹性梁第1阶模态,以H∞优化准则和固定点理论为依据,求解得到了该模型的最优调谐比、最优刚度比、最优阻尼比的解析式,以及对应的惯容最佳工作范围,并通过有限差分法验证了该设计公式的正确性.将惯容连接于主子系统之间,没有提升系统减振性能.此外,该动力吸振器对弹性梁第1阶模态具有良好的吸振能力,且拓宽了吸振频带.

摘要:准零刚度(QZS)隔振器因优越的低频隔振能力获得广泛关注,但低频激励时实验装置中较大的阻尼将引起隔振质量无相对运动,导致低频隔振失效.为解决这一问题,采用拉伸弹簧替代压缩弹簧以减小实验装置中的阻尼,拉簧构造正、负刚度结构且并联,设计全拉簧准零刚度隔振器.静态分析推导了准零刚度条件,分析了参数影响下的准零刚度特性,可实现静态平衡点附近宽范围的准零刚度.动态分析中,采用谐波平衡法验证基于增量谐波平衡法和连续算法计算的位移传递率,在隔振频域具有较好的一致性.通过设计、装配隔振器样机,开展了动态隔振实验,同时采用ADAMS仿真分析了隔振样机的动态特性,样机实验和仿真分析的位移传递率与理论预测值具有较好的一致性.结果表明,准零刚度隔振器的起始隔振频率可达到1.5 Hz,而对应无负刚度拉伸弹簧的线性隔振器起始隔振频率为6 Hz,验证了拉伸弹簧构造正、负刚度并联机制的准零刚度隔振器具有优良的隔振性能.

摘要:本文研究了任意切换下互联切换非线性系统的输出反馈模糊自适应周期事件触发控制问题.模糊逻辑系统用于逼近未知非线性项.仅使用采样时刻输出构建状态观测器和模糊自适应律.为了减少通信资源的浪费,提出了一种周期事件触发控制器,该控制器仅利用事件触发的采样时刻信息.此外,所提出的离散时间事件触发机制仅在采样时刻进行间歇监测.最后,证明了闭环系统所有状态在任意切换下都是有界的,通过仿真结果验证了所提方案的有效性.

摘要:依托山西临猗黄河大桥工程,针对安装声屏障钢箱-混凝土组合梁断面涡激振动机理与气动控制措施(aerodynamic countermeasures, AC)进行风洞试验与计算流体动力学(CFD)模拟研究.首先,采用几何缩尺比为1∶60的节段模型对主梁断面原设计方案进行了风洞试验研究；然后,为探究水平导流板安装位置对主梁涡振控制效果的影响,分别针对在钢箱-混凝土组合梁两侧腹板距底板2.6 m高度处各安装一道2.0 m宽水平导流板(AC-1),以及在翼缘板端部安装2.0 m宽水平导流板(AC-2)开展了试验研究；最后,采用CFD方法对主梁断面原设计方案以及增设气动控制措施AC-1、AC-2后进行了数值模拟研究,从流场特征角度对主梁涡振及控制机理进行了分析.结果表明：主梁断面原设计方案在0°、+3°攻角下存在竖向及扭转涡激共振现象,且最大振幅超过规范要求；采用措施AC-1后,主梁断面扭转涡激共振响应消失,而竖向涡激振动振幅略有增大；采用措施AC-2后,主梁断面竖向涡激共振响应幅值被有效抑制,且主梁扭转涡激共振现象消失.安装直立式声屏障钢箱-混凝土组合梁原方案涡激振动与气动控制机理主要表现为：气流流经主梁断面后在主梁下游侧产生交替脱落的旋涡引起的,采用气动控制措施AC-1后涡的强度变化不大,而采取气动控制措施AC-2后涡的强度有一定的减弱,有助于主梁涡激振动响应的抑制.

摘要:为了解决桥梁健康监测数据体量大、存储难的问题,提出基于深度卷积自编码的数据压缩方法,并通过设计损伤指标,利用压缩数据识别结构损伤位置,保证数据压缩的有效性.首先,设计合适的深度卷积自编码模型,以桥梁健康状态下的加速度自相关函数作为训练数据,得到合适的模型参数.其次,将实时监测的加速度自相关函数输入训练好的深度卷积自编码模型,得到加速度自相关压缩数据.然后,计算健康状态和实时状态下压缩数据的欧氏距离,作为损伤指标,每个损伤指标对应于相应的位置.接着,根据指标是否变化判断相应位置的损伤状况.最后,采用简支梁和连续梁的数值模型及简支梁试验模型对该方法进行了有效性和抗噪性的验证.采用的损伤指标可通过压缩数据识别结构损伤位置,具有一定抗噪性,简支梁20%噪声、连续梁在10%高斯白噪声下可识别损伤位置.

摘要:航天器微振动会干扰精密仪器运行并威胁任务安全,其多源性、宽频性和传递复杂性导致难以通过常规手段有效消除.航天器结构的轻量化与高刚度需求对被动减振设计提出了新的挑战.针对传统阻尼材料均匀分布导致的冗余质量问题,本文提出一种最大化模态阻尼比的自由阻尼结构拓扑优化设计方法.通过变密度法建立优化模型,以最大化模态阻尼比为优化目标,结合灵敏度过滤与密度过滤方法,研究阻尼材料的最优分布.以两端固支薄板与悬臂薄板为例,对比分析了两种过滤方式对优化结果减振性能的影响.结果表明,优化后薄板结构模态阻尼比均得以提升,振动传递率峰值降低.

摘要:ZTT(Z-Tilt-Torsion)精密运动平台是构成半导体检测装备的核心部件,其控制性能直接影响了半导体检测的产率.由于ZTT精密运动平台是采用柔性铰链导向组成的多轴运动平台,其存在的非线性和扰动问题给控制器的设计带来了挑战.因此,对于ZTT精密运动平台的控制器研究是非常重要的,目前存在的控制器主要有比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制、滑模控制和H∞控制器.其中,当系统存在较强的外部干扰时,PID控制器的性能会下降,甚至导致系统不稳定.滑模控制器虽然可以解决外部干扰问题,但是滑模控制器的切换特性使其对高频噪声和测量误差非常敏感,可能放大这些干扰,难以在实际应用.为了解决上述问题,本文采用H∞控制方法,通过设计H∞控制器使系统的闭环函数满足一定的H∞范数约束,从而保证系统的稳定性和性能.通过实验的方式,对PID控制与H∞控制的效果进行了对比,对于外界扰动表现出良好的抑制效果,能够有效抑制运动台因扰动产生的波动.

摘要:惯性装置可以将线性运动转化为高速的转动,从而放大系统的物理质量.将传统的调谐质量阻尼器(TMD)与惯性装置结合,便构成了调谐惯性质量阻尼器(TMDI).已有研究表明,TMDI系统在控制结构振动响应方面具有一定的优势.为充分发挥TMDI系统发挥的减振潜力,本文针对谐荷载激励下的单自由度-TMDI系统,提出了一种精确的优化参数设计公式.为验证最优参数设计公式的有效性,将其与传统TMD进行了对比分析.结果表明：单自由度结构受随机地震激励时,采用本文提出的TMDI最优参数设计方法获得的参数能够有效地发挥TMDI的减振潜力.传统TMD控制结构受到非平稳随机地震产生的振动响应时,其减振效果并不理想,而采用最优参数的TMDI系统则可能实现达到预期的减振目标.

摘要:永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)因其高能效和结构优势,广泛应用于轨道交通等高性能运动控制场景.在PMSM系统中,混沌现象可能导致运行不稳定,亟需高效控制方法.本文提出一种基于灰狼优化算法(grey wolf optimization, GWO)与Volterra级数相结合的双参数协同控制策略,简称GWO-Volterra,旨在实现对PMSM混沌运动的精确控制.该策略选取Poincaré截面上两相邻投影点之间的距离作为控制输入信号.同时,充分考量系统参数对系统动力学行为的复杂耦合效应,基于Volterra级数框架构建了一个双参数协同作用的控制器架构.为优化控制性能,引入GWO算法对关键参数进行搜索与自适应调整,实现控制器性能增强.仿真结果表明,该方法相较于单参数控制策略,在提高响应速度、抑制超调和增强控制稳定性方面具有明显优势,验证了所提方法的有效性与实用性.