基于快速模型预测控制法的张拉整体结构主动控制研究

1

作者 樊杨彪 冯晓东 +1 位作者 赵文雁 郑亦汶 《建筑钢结构进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期101-111,共11页

由于几何非线性、连接的装配不确定性和控制器的作动器饱和,张拉整体结构的主动振动控制通常具有挑战性。为了解决这一技术难题,实施了快速模型预测控制(FMPC)策略,能够有效地减轻结构振动。具体来说,基于Newmark方法的显式表达形式避... 由于几何非线性、连接的装配不确定性和控制器的作动器饱和,张拉整体结构的主动振动控制通常具有挑战性。为了解决这一技术难题,实施了快速模型预测控制(FMPC)策略,能够有效地减轻结构振动。具体来说,基于Newmark方法的显式表达形式避免了矩阵指数的计算,并在结构上的每个采样瞬间进行1次在线和2次离线瞬态分析,从二阶动态方程获得最优控制输入,而不形成扩展的状态空间方程。最后,将快速模型预测控制法应用于大型六胞标准张拉整体梁和六胞聚合式张拉整体梁的结构。示例结果证明,该方法应用在张拉整体结构中是有效且可靠的,体现了该方法在分析和解决实际工程问题方面的前景。 展开更多

关键词 主动振动控制 作动器位置 张拉整体结构 快速模型预测控制

下载PDF 职称材料

CFRP反射器型面主动控制和作动器位置优化 被引量：5

2

作者 伍科 张华振 +1 位作者 兰澜 周阳 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期71-86,共16页

研究了运用压电陶瓷作动器对碳纤维增强复合材料(CFRP)格栅反射器的型面主动控制。首先,采用了一种具有独立电压自由度的梁单元,以及考虑高阶剪切变形的板单元,对主控格栅反射器进行有限元建模;运用能量变分哈密尔顿原理推导了主控格栅... 研究了运用压电陶瓷作动器对碳纤维增强复合材料(CFRP)格栅反射器的型面主动控制。首先,采用了一种具有独立电压自由度的梁单元,以及考虑高阶剪切变形的板单元,对主控格栅反射器进行有限元建模;运用能量变分哈密尔顿原理推导了主控格栅反射器的有限元控制方程,并给出了反射面型面残余均方根(RMS)误差最小的电压最优控制方法。然后,研究了在典型载荷下,反射面残余RMS误差最小的PZT作动器位置分布的优化配置问题;提出了一种将遗传算法和梯度投影方法相结合的改进优化方法,用来求出在限定作动器数量的条件下,作动器几何位置的优化配置,使控制后反射面的残余RMS误差最小;给出的数值算例验证了方法的正确性和有效性。最后,研制了格栅反射器型面主动控制的实验样机,针对反射器的初始制造误差进行了型面主动控制,验证了控制方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 主动控制 PZT作动器 作动器位置 遗传算法 CFRP

原文传递

民用飞机尾翼及后机身考虑非线性效应的变形干涉研究

3

作者 陈率 《机械设计与制造工程》 2023年第5期59-63,共5页

中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》§25.655条款(a)要求:可动尾面的安装必须使得当某一尾面处在极限位置而其余各尾面作全角度范围的运动时,任何尾面之间没有干扰。民用飞机尾翼翼面、舵面有限元内力分析是进行尾翼结... 中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》§25.655条款(a)要求:可动尾面的安装必须使得当某一尾面处在极限位置而其余各尾面作全角度范围的运动时,任何尾面之间没有干扰。民用飞机尾翼翼面、舵面有限元内力分析是进行尾翼结构设计和强度校核的基础。以某型号的低平尾结构模型为例,对模型坐标系旋转变换、返力连杆作动器非线性效应、对应模型载荷处理进行了研究,从而使水平安定面与升降舵、垂直安定面与方向舵、平尾与后机身、垂尾与后机身间的各场景的变形分析完整、准确,理论计算值与试验监测值基本一致,结构间并未发生干涉,符合§25.655条款(a)要求。 展开更多

关键词 变形内力计算 作动器位置 坐标系变换 尾翼载荷处理

下载PDF 职称材料

巨-子型有控结构风振主动控制的作动器位置影响研究

4

作者 秦相军 张洵安 +1 位作者 刘新爱 王显彬 《强度与环境》 2008年第6期19-24,共6页

基于线性二次型性能指标极小的最优控制设计,推导并建立了巨-子型有控结构(MSCS)在随机脉动风载作用下的主动控制方程,对作动器位置对结构响应和控制力的影响进行了时程分析。研究的结果表明通过改变作动器在巨-子型有控结构中的设置位... 基于线性二次型性能指标极小的最优控制设计,推导并建立了巨-子型有控结构(MSCS)在随机脉动风载作用下的主动控制方程,对作动器位置对结构响应和控制力的影响进行了时程分析。研究的结果表明通过改变作动器在巨-子型有控结构中的设置位置可以有效的提高主动控制的效果,对MSCS进行主动控制时应合理设置作动器位置。 展开更多

关键词 巨-子型有控结构 作动器位置 主动控制 风振响应

下载PDF 职称材料

基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

5

作者 万华平 马强 +3 位作者 薛宇 胡鹏华 葛荟斌 罗尧治 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-9,共9页

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论(LQR),建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法... 针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论(LQR),建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性,并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析.结果表明:随着作动器数量的增加,本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快;在作动器数量相同或控制能量输入相同时,本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法. 展开更多

关键词 空间杆系结构 模态阻尼 主动振动控制 作动器位置优化 序列前向选择

下载PDF 职称材料

绳驱桁架结构伸展臂的主动振动控制

6

作者 蔡志勤 曹彬彬 彭海军 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-144,共6页

伸展臂由于受到空间温度变化和卫星机动动作的影响,不可避免地会产生振动。在阻尼较低的空间环境中,这种振动衰减较慢,影响伸展臂的正常工作。因此,合适的振动控制方法对于伸展臂的正常工作至关重要。本文采用拉绳作为作动器的空间桁架... 伸展臂由于受到空间温度变化和卫星机动动作的影响,不可避免地会产生振动。在阻尼较低的空间环境中,这种振动衰减较慢,影响伸展臂的正常工作。因此,合适的振动控制方法对于伸展臂的正常工作至关重要。本文采用拉绳作为作动器的空间桁架结构伸展臂,研究其作动绳上铰链串联顺序的优化和模型预测控制律的设计,这两部分内容均考虑了作动绳的单边约束和饱和约束。首先,通过ANSYS软件获取结构的模态信息;然后结合系统可控性原理和遗传算法计算出作动绳上铰链串联最优顺序;最后,在数值仿真中,通过设计的控制率对一个由四个单元组成的桁架结构伸展臂的振动控制过程进行仿真分析。结果表明,提出的作动绳串联铰链的方式能够有效抑制伸展臂的振动。 展开更多

关键词 桁架结构伸展臂 绳驱 模型预测控制 振动控制 作动器位置优化

下载PDF 职称材料

基于虚拟传感的薄板结构辐射声主动控制研究

7

作者 王攀 周小宝 +1 位作者 杨欣欣 褚志刚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期121-130,共10页

为抑制薄板辐射低频噪声,以局部覆盖宏纤维复合材料压电片的对边固支矩形薄板为对象,围绕其辐射声的主动控制展开研究。首先,采用有限元法建立薄板的动力学模型,并通过模态试验验证,在此基础上通过单元辐射体法建立薄板的声辐射模型;其... 为抑制薄板辐射低频噪声,以局部覆盖宏纤维复合材料压电片的对边固支矩形薄板为对象,围绕其辐射声的主动控制展开研究。首先,采用有限元法建立薄板的动力学模型,并通过模态试验验证,在此基础上通过单元辐射体法建立薄板的声辐射模型;其次,结合结构辐射模态和空间可控性构建了结构-声可控性指标,并采用离散萤火虫算法对作动器位置进行了优化;然后采用空间梯度加权求和控制策略,引入基于结构响应传递率的虚拟传感器,实现单误差传感的结构声主动控制,并采用归一化动量Fx LMS算法完成了控制器的设计;最后进行了数值仿真和快速控制原型试验的研究。结果表明:引入虚拟传感器后减少了误差传感器使用数量,且主动控制控制效果无明显衰减;以结构-声可控性指标为目标优化作动器位置取得更好的效果;多种激励下薄板辐射声主动控制实际效果显著。 展开更多

关键词 结构声 主动控制 空间梯度加权求和 作动器位置优化 虚拟传感

原文传递

大型空间桁架天线振动控制及作动器位置优化 被引量：2

8

作者 罗杰 谢兰川 +3 位作者 张云 明路遥 刘青林 魏薇 《装备环境工程》 CAS 2016年第4期112-116,共5页

目的对在轨大型空间柔性桁架天线结构振动进行主动控制及作动器位置优化。方法采用线性二次型最优控制算法对天线结构进行振动抑制,以系统能量和控制能量的和作为优化性能指标,利用遗传算法对作动器的位置进行优化。结果在优化配置的两... 目的对在轨大型空间柔性桁架天线结构振动进行主动控制及作动器位置优化。方法采用线性二次型最优控制算法对天线结构进行振动抑制,以系统能量和控制能量的和作为优化性能指标,利用遗传算法对作动器的位置进行优化。结果在优化配置的两个作动器控制作用下,受到激扰的天线结构振动便在10 s内得到良好得抑制,振动幅值减小了一个量级。结论适当地增加作动器数目,恰当地配置作动器的位置能有效抑制柔性天线结构的振动。 展开更多

关键词 空间桁架天线 作动器位置优化 振动主动控制 遗传算法

下载PDF 职称材料

振动主动控制模型及作动器位置优化仿真 被引量：2

9

作者 梁旋 张方 《国外电子测量技术》 2016年第11期15-23,共9页

研究区域所有部位振动响应与振动控制检测部位的映射函数,优化传感器/作动器配置,建立合理的区域振动主动控制模型。连续体的振动主动控制中,往往用有限维的控制器去控制无限维的分布参数系统,实际工程中存在许多问题。本文应用MATLAB仿... 研究区域所有部位振动响应与振动控制检测部位的映射函数,优化传感器/作动器配置,建立合理的区域振动主动控制模型。连续体的振动主动控制中,往往用有限维的控制器去控制无限维的分布参数系统,实际工程中存在许多问题。本文应用MATLAB仿真,基于一维简单悬臂梁,等距离选取一定节点,识别外激励载荷;根据选取点传感器响应,对所有部位振动响应进行正交多项式拟合,代入振动主动控制的动力学模型,求解多项式系数;由振动响应确定优化目标函数,应用粒子群优化算法,研究在检测部位传感器位置不变、外激励特性改变的情况下控制作动器的最优位置。 展开更多

关键词 悬臂梁 响应映射函数 作动器位置优化 MATLAB仿真

下载PDF 职称材料

桁架结构作动器优化配置的粒子群算法 被引量：8

10

作者 潘继 蔡国平 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期35-39,共5页

对桁架结构主动控制中作动器的优化位置进行研究,其中桁架结构采用有限元方法进行建模,作动器采用压电堆形式,优化算法采用粒子群方法,指标函数采用基于能量的可控Gramian矩阵优化配置准则。该文给出了粒子群方法的迭代计算格式,分析了... 对桁架结构主动控制中作动器的优化位置进行研究,其中桁架结构采用有限元方法进行建模,作动器采用压电堆形式,优化算法采用粒子群方法,指标函数采用基于能量的可控Gramian矩阵优化配置准则。该文给出了粒子群方法的迭代计算格式,分析了可控Gramian矩阵配置准则的机理,并且采用最优控制方法研究了桁架结构在随机白噪声激励和简谐激励下的动力响应问题。研究结果显示,粒子群优化算法能够有效地对桁架结构作动器的优化位置进行计算,最优控制方法能够有效地抑制桁架结构的动态响应。 展开更多

关键词 桁架结构 作动器优化位置 粒子群算法 Gramian矩阵 主动控制

原文传递

空间主被动振动耦合器结构研究 被引量：1

11

作者 张永亮 郭百巍 孟秀云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期151-155,共5页

对于双层隔振器,作动器的位置直接影响其主动隔振效果。在作动器性能理想的情况下,以不同放置方案所能达到的最优性能为评价指标,利用功率流方法研究了双层隔振器的被动部分参数对作动器放置位置的影响。针对双层隔振器两种作动器放置... 对于双层隔振器,作动器的位置直接影响其主动隔振效果。在作动器性能理想的情况下,以不同放置方案所能达到的最优性能为评价指标,利用功率流方法研究了双层隔振器的被动部分参数对作动器放置位置的影响。针对双层隔振器两种作动器放置方案进行了理论推导和仿真分析。仿真结果表明:当放置于中间质量块与基础平台之间的阻尼系数大于放置于中间质量块与隔振对象之间的阻尼系数时,或者中间质量块质量比基础平台质量小时,或者当放置于中间质量块与基础平台之间的刚度系数和放置于中间质量块与隔振对象之间的刚度系数相差很大时,作动器应放置在中间质量块与隔振对象之间;其它情况下应放置在中间质量块与基础平台之间。 展开更多

关键词 双层隔振器 功率流 作动器放置位置

下载PDF 职称材料

基于二次线性最优理论的张拉整体结构主动振动控制

12

作者 冯晓东 蒋舸 《绍兴文理学院学报》 2018年第7期12-19,共8页

基于二次线性最优理论(LQR),提出了使用主动控制技术,对张拉整体结构在地震激励下的控制问题进行研究.采用三组不同的布置方案分别研究权矩阵、作动器布置位置和作动力大小对平面张拉整体梁的振动控制效果.研究表明:作动器布置受形变约... 基于二次线性最优理论(LQR),提出了使用主动控制技术,对张拉整体结构在地震激励下的控制问题进行研究.采用三组不同的布置方案分别研究权矩阵、作动器布置位置和作动力大小对平面张拉整体梁的振动控制效果.研究表明:作动器布置受形变约束和作动力控制影响;作动力比形变对控制更有效果,即增强作动力能够使对应的位移相应增加,而减弱同幅度形变却不能使对应的位移相应减少;结构体系自身的需求决定了最终布置策略. 展开更多

关键词 张拉整体结构 主动振动控制 权矩阵 作动器布置位置 作动力大小

下载PDF 职称材料