用于柔性板振动控制的压电陶瓷时效损伤性能研究

目的基于压电陶瓷的逆压电效应,以试验和仿真分析的方法研究压电陶瓷对某柔性板试验件振动控制的时效性能,为压电陶瓷如何保持长时间有效参与振动控制提供参考。方法搭建振动主动控制系统,实现柔性板的振动控制,以压电陶瓷驱动电压的降低模拟时效损伤。建立该结构的动力学有限元模型,并进行响应分析,以压电陶瓷产生的驱动力变小来模拟时效损伤。通过测定不同损伤程度的压电陶瓷参与振动控制前后的动响应,得到多种条件下的振动控制效率。结果当所有压电陶瓷的时效损伤程度均达到80%时,对某柔性板试验件的振动控制率降低为初始振动控制率的60.4%。基于试验与分析结果,评估多种条件下的振动控制率,得到了压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响规律。结论压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响可以用有限元仿真来模拟,压电陶瓷的时效损伤程度可通过调节它的驱动电压来进行测试。     

大型空间桁架天线振动控制及作动器位置优化

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。     

压电主动振动控制系统受噪声影响时域仿真研究

目的基于逆压电效应的热弹性比拟原理,提出压电主动振动控制系统噪声时域的研究方法。方法首先建立压电结构系统的状态空间模型,选择一定的控制策略设计控制器,然后考虑压电控制系统噪声干扰问题进行控制系统闭环仿真,考察不同测试噪声水平对振动控制效果的影响。结果算例结果表明,采用神经网络(NNP)控制策略实施振动控制时,50 Hz工频噪声对控制效果影响不大。结论该方法可方便地考虑各种实际噪声情况,快速直观地给出噪声对控制效果的影响。     

布置压电阵列元件薄壁结构的振动控制技术研究

目的形成布置压电阵列元件薄壁结构的建模方法,通过时域仿真验证控制效果。方法通过有限元软件建立了布置压电阵列元件薄壁结构的动力学模型,采用ANSYS APDL参数化语言编写程序,自动生成带有压电阵列分流电路的薄壁结构有限元模型,并开展了动力学仿真研究。结果实现了连接分流电路的周期压电结构时域仿真,验证了压电阵列分流阻尼技术在薄壁结构振动控制中的有效性。结论所形成的布置压电阵列元件薄壁结构的建模和仿真方法,可为航空薄壁结构的振动控制提供技术支持。     

舰载飞机弹射动力学仿真与试验验证

目的获取舰载飞机弹射过程中冲击动载荷在结构上的响应规律,以及前起落架和与其连接的机体主传力结构的动响应特性。方法基于多体系统动力学理论,建立描述舰载机弹射过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,对弹射过程进行仿真分析。同时开展地面模拟弹射冲击试验,通过仿真和试验对照,重点研究牵制载荷突卸瞬间结构的动态响应规律。结果仿真和试验得到结构传力路径各点的加速度和应力响应数据,试验测得机体结构加速度峰值达到255g,而同位置的应力峰值为85 MPa,仿真和试验数据的趋势一致。结论牵制载荷突卸形成的冲击动响应峰值沿着结构传力路径衰减。航向加速度和应力响应峰值随着牵制释放载荷的增加而增加。虽然瞬态加速度峰值达到较高水平,但是瞬态作用机体结构的应力峰值不高,不足以造成结构失效。结构设计应重点关注弹射冲击响应峰值和振动疲劳的影响。     

典型锥形结构两点响应控制试验研究

目的研究小长径比结构进行两点振动响应控制时的可行性,提升地面振动模拟真实性。方法针对一长径比约3:1的短圆锥结构,首先以圆锥表面气动载荷为振动输入载荷,通过数值仿真获得结构在自由状态下内部两点的加速度功率谱密度曲线,再采用激励杆和激励板的形式进行两点激励加载,控制要求的两点加速度响应。将真实响应的控制结果与常用梯形谱的控制结果进行对比,分析控制的有效性及结果的合理性。结果通过对比不同的两点激励加载部位,发现振动控制效果会存在明显差异,以仿真的结构响应作为振动控制谱,具有良好的振动控制效果,实际控制的功率谱密度曲线只在局部"谷"的地方和低频段出现超差,实际均方根值与要求均方根值差异较小。结论以仿真得到的结构内部响应作为振动控制谱,可以提高结构地面振动考核的真实性。当振动激励部位选择合适时,对于小长径比结构,也可以得到良好的控制效果。     

基于直升机耦合分析的振动响应预测研究

目的预测直升机振动响应。方法采用中等变形梁理论建立直升机旋翼桨叶结构有限元模型,以准定常气动力模型及Pitt动态入流理论模拟旋翼上的气动作用力,结合旋翼结构及气动模型形成旋翼动力学分析模型,并以旋翼动力学试验结果验证模型的正确性。基于Patran建立直升机机体动力学模型,根据旋翼动力学分析结果,筛选并提取机体模态信息。结果耦合旋翼动力学及机体动力学模型,形成直升机全机耦合动力学分析模型,采用时间有限元方法求解耦合模型,以此模型进行直升机机体振动响应预测及与试验对比分析研究。结论该方法机体振动响应计算值与试验值变化规律相同。     

可靠性强化试验技术在某型伺服作动器研制中的适用性探索

目的探索可靠性强化试验技术在典型机电液一体化产品伺服作动器研制过程中的适用性。方法以某型伺服作动器为研究对象,从故障激发的角度对可靠性强化试验技术的应用进行可行性分析,在响应调查和应力分析的基础上,结合产品的工作特点设计适用于该类伺服作动器的可靠性强化试验方案,包含低温步进应力试验、高温步进应力试验、快速温度循环试验10个循环、振动步进应力试验(包含气锤式三轴向六自由度超高斯随机振动方式及电磁振动台随机振动方式)及综合环境应力试验5个循环,并依此进行试验。结果在快速温度循环试验及综合环境应力试验过程中,均有效地激发出了产品的漏油故障,与相似产品外场暴露的漏油故障模式相吻合。结论可靠性强化试验技术可有效地应用于典型机电液一体化产品伺服作动器的研制过程,设计的可靠性强化试验方案可有效地激发外场出现频率较高的故障,可作为该类产品研制的试验手段之一。     

基于RBF神经网络的油气悬架平顺性研究

目的 提高整车的行驶性能,使车辆可以自主调节,以适应各种不同的路面,从而达到良好的缓冲效果。方法 以双气室油气弹簧为研究对象,对其组成和工作原理进行详细分析,推导出油气弹簧的阻尼力和刚度等非线性特性与车身位移的关系。根据RBF神经网络控制原理,设计RBF-PID控制器,依靠神经网络自学习性对PID参数动态整定,使整个车身振动衰减,快速达到稳定状态,并基于Matlab/Simulink平台建立仿真模型,在B级和C级不平路面输入的情况下,重点对轮胎动载荷、车身质心加速度以及油气悬挂动挠度等3项性能进行仿真和分析。结果 同普通PID控制相比,RBF-PID控制下,车身3项性能的RMS分别降低26%、54%、0.1%。结论 RBF-PID控制能够克服环境影响,实现油气弹簧特性的可靠控制,提高了车辆行驶的平顺性以及稳定性。     

极端海况下AUV水环境模拟及定位控制研究

目的优化PID控制器,实现AUV在极端海况下的定位控制。方法本文基于Blendermann风载荷系数计算公式与ITTC双参数波浪谱及漂移力计算公式,在Matlab中建立极端海况风浪模型,对极端海况进行环境模拟;利用Simulink平台搭建基于PID控制器的AUV动力定位控制系统,优化PID控制器参数,对AUV进行定位控制研究。结果在该控制作用下,AUV仍由定位原点顺利抵达目标位置,在PID控制器作用下,系统约100s后达到目标位置状态附近进行微调,整体超调量约8%,在严峻的风浪环境中展现出理想的控制性能。结论本研究成功模拟了AUV的极端工作环境,并搭建了动力定位仿真台架,基于优化后的PID控制器实现了AUV在极端海况下的定位控制,为自主潜航器在恶劣环境中的作业能力保障及控制器设计研究提供了参考。     

预应力锚固结构腐蚀电化学模型可行性研究

目的探究自行设计研究锚固结构电化学模型的可行性。方法针对通用电解池存在的缺点,自行设计电解池,模拟岩土工程中锚固结构综合受应力腐蚀和电化学腐蚀的环境,使锚固结构沉浸在1.0%Na Cl溶液中进行腐蚀,并通过电化学方法进行检测,通过比较设计电解池与实验室电解池的测试结果,验证设计电解池的可行性。结果实验室模型和设计模型的实验结果相似性很高。结论所设计的电化学模型能够很好地研究锚固结构在综合因素作用下的腐蚀规律,装置是可行的。     

飞机颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真方法研究

目的实现颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真,预测操纵面脉冲激励结构响应。方法提出一种飞机颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真方法。该方法以飞机结构动力学有限元模型为基础,建立颤振试飞气动力模型和操纵面脉冲激励力模型。结果以上述模型为基础建立的飞机颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真模型,实现了颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真。首先建立了带副翼单机翼模型操纵面脉冲激励响应仿真模型,并实现了激励响应仿真分析,得到了结构响应幅值。结论开展了全机模型操纵面脉冲激励响应仿真分析,并将仿真结果与飞行试验结果进行对比,两者结果基本一致,验证了该方法的有效性。     

复合材料尾翼前缘结构抗鸟撞仿真及试验验证研究

目的 依据适航条款25.631的要求,对飞机复材尾翼前缘结构抗鸟撞能力进行仿真分析及试验验证。方法 根据复材鸟撞仿真计算的需要,建立了获取复材动态力学性能参数的试验矩阵,开展了复材动态力学性能测试及本构模型参数标定。应用标定后的复材本构模型参数,对尾翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了仿真分析,同时开展了试验验证。结果 试验结果与仿真结果良好的一致性,表明建立的鸟撞数值仿真模型能够较合理地预计尾翼前缘结构的损伤。结论 建立的试验证矩阵和经试验验证过的复材鸟撞仿真分析方法对飞机结构抗鸟撞设计具有一定的指导作用。     

基于高阶递归神经网络的AUV鲁棒控制方法

目的 提出一种基于高阶递归神经网络的AUV鲁棒控制方法。方法 利用结构简单但逼近效果优越的高阶递归神经网络,对建模不确定性和外部未知干扰进行估计,并将其补偿到输入控制律中,以提高控制性能。之后,基于HJI理论和Lyapunov稳定性分析导出神经网络权重自适应更新律和AUV自适应控制律,设计反步滑模方法作为对比方法,并进行仿真实验。结果 设计的基于高阶递归神经网络的AUV鲁棒控制方法的跟踪误差、调节时间等控制指标均优于反步滑模方法。设计的鲁棒控制方法可以控制AUV精确跟踪目标轨迹,同时具有优秀的控制性能和鲁棒性。结论 这一研究为AUV轨迹跟踪控制领域提供了一种高效且有效的方法,有望在复杂、不确定的水下环境中得到应用。