一、基于鲁棒线性二次算法的结构振动主动控制（论文文献综述）
龚肇沛[1]（2021）在《空间变负载磁浮隔振系统建模及主动抑振控制研究》文中研究说明天宫一号/二号空间实验室于2011年与2016年相继入轨,中国空间站将于2022年完成在轨部署,这对推动我国空间环境探测高质量发展再上新台阶意义重大。作为承载精密载荷、连接空间站、抵消扰动的关键设备,空间主动抑隔振系统直接影响精密科学实验任务的成败。空间环境中人员活动、姿轨控调整、机械往复运动会产生宽频、小幅值振动扰动,如何在多源振动扰动工况中,为不同试验任务的负载提供准静环境,成为空间抑振系统圆满完成任务的关键。本文以空间环境中磁悬浮主动隔振系统为研究对象,建立了考虑实验负载更换对系统影响的运动学与耦合动力学模型,推导了系统耦合主动解耦与非线性冗余驱动协调方法,研究了基于多源信息的磁浮隔振系统主动抑振策略,并通过地面实验系统与实验手段,验证了所提方法的有效性。针对现有抑振系统大多基于负载确定的问题,本文围绕变负载工况,开展了负载变化与冗余驱动对系统影响的分析。本文在特殊欧式群（3）空间中建立了考虑变负载工况的系统六维运动学与动力学模型;引入统一变量刻画负载变化对系统运动学与动力学模型造成的影响。通过整合与分析,推导出面向控制系统的规范化模型,为状态耦合解耦与先进抑振控制提供基本参考。进一步,基于此模型提出利用光学/惯性传感器阵列的多源运动信息估计测量方法,建立基于多源感知信息的运动状态融合与估计策略,满足空间特殊环境下的模型关键信息获取需求,为模型的使用奠定基础。在深入分析系统耦合属性的基础上,本文推导了耦合主动解耦与非线性冗余驱动协调方法。当隔振系统依照任务需求进行负载更换,动力学模型已知的假设被破坏,引发的运动状态耦合会大大降低隔振系统抑振效果。为解决此问题,以提升空间无人环境下隔振系统的负载适应性与系统智能性为目标,对冗余驱动的多入多出系统开展可逆性分析,给出基于逆系统原理的状态耦合解析解耦与自解耦方法。为解决非线性冗余驱动引入的内力对抗、热耗不均、能量损耗问题,分别对两种典型工况推导了各自的驱动力最优协调方法。最终通过将驱动协调与状态解耦相配合,构建了从可控自由度,到系统实际运动状态的解耦映射。为了在多扰动源工况下为实验载荷提供准静环境,本文提出了一种基于多源信息的主动抑振控制策略。对抑振系统控制目标与评价指标开展分析,基于多源信息,构建了由频域赋权的多目标控制模型,与振动路经自适应补偿模型。基于模型对控制律进行最优化求解,设计了满足多目标需求的反馈主动抑振控制律,与振动传递路径自适应前馈补偿控制律,在不同频域错峰满足了相矛盾的抑振与跟踪控制需求。通过与前述的状态感知、非线性驱动力协调以及运动状态解耦相结合,构建了六维磁浮隔振系统的主动隔振控制器。在已有磁悬浮抑振平台机械框架基础上,研制了具备高精度采集、驱动系统与强实时控制系统的磁浮隔振系统样机,及地面有限自由度零重力模拟辅助装置。经该装置辅助的样机,可在地面同时模拟三自由度零重力工况,相较于落塔法有效降低了低重力地面试验的复杂度,提升了地面试验的便捷性。基于此样机,对前述章节提出的感知与测量策略、主动解耦方法、非线性冗余驱动力协调方法方法及多源扰动下的主动抑振策略,分别开展了对应的地面环境实验验证,对缺乏物理实验验证条件的部分开展了对应性的仿真验证。一系列实验结果表明了前述感知、解耦、协调与控制方法的有效性。本文的研究成果可被应用于空间站低重力抑隔振系统的分析、设计、制造、控制,对提升近地轨道近零重力环境的有效利用,具有一定的理论指导意义和工程实现价值。
胡明明[2]（2021）在《基于模型辨识的大型空间结构振动控制》文中研究指明随着航天器承担的任务越来越复杂,航天器结构逐渐趋于大型化和柔性化。由于空间环境下缺乏大气阻尼等因素,大型航天器在进行位姿调整时所造成的挠性振动很难自行衰减,长此以往甚至会造成航天器的结构损伤或任务失败,降低航天器的使用寿命。因此迫切需要对大型航天器的挠性结构进行振动抑制。由于在轨太空环境复杂及其他不确定的因素,通过有限元仿真或地面试验确定的大型空间结构动力学模型参数与实际参数相比仍有较大差异,因此本文开展基于模型辨识的大型空间结构振动控制研究。首先,以东方红三号卫星帆板为研究对象,对其动力学建模进行了研究,在有限元软件ANSYS中建立了含压电片的动力学模型。进一步,利用模态价值准则对动力学模型进行了降阶,并通过降阶前后的bode图及动力学响应验证了降阶模型的准确性。然后,利用输入和输出数据结合特征系统实现算法进行了模型辨识的研究。并分别对比了输入数据和不同观测点数量对模型辨识结果的影响,结果表明,连续随机输入数据和多点信息下辨识得到的模型更加准确。多点信息下辨识得到的固有频率误差均在1%以内,且辨识模型与真实模型的动力学响应曲线几乎重合。最后,开展基于模型辨识的大型空间结构振动控制算法和仿真研究。将经典的LQG控制理论与模型辨识相结合,提出了基于模型辨识的LQG振动控制方法。通过对激励信号和测量信号的设计,利用ERA算法完成大型空间结构状态空间模型的高精度辨识,利用辨识模型设计了线性二次最优控制器（LQR）和Kalman滤波器。先对比了单点和多点信息对于滤波结果的影响,结果表明,由多点信息得到的滤波值更加准确。之后设计了纯弯曲和弯扭耦合两种情况下的振动控制仿真,结果表明,基于模型辨识设计的控制器可以有效地控制这两种工况下的振动,且很快就得到了控制。最后与传统基于有限元模型设计的控制器进行了对比,结果表明,基于模型辨识设计的控制器效果优于有限元模型设计的控制器,这也验证了基于模型辨识设计控制器的有效性。
李秋影[3]（2021）在《管路系统的分数阶减振降噪研究及故障分析》文中研究说明由管道振动而引发的工业事故时有发生,这不仅会对生产和经济造成重大的损失,而且会对周围人造成人身安全。在复杂的管路系统中,主动控制方法对管路减振降噪的比起被动控制是非常有效的。残留的机械振动对控制系统中传感器的影响是比较大的,由于应用基于数学模型的传感器故障检测可以有效的规避需要大量的实验数据做实验基础。本文针对管路系统设计减振降噪主动控制系统,实现减小管路中不必要的机械振动这一目标,并且对减振降噪主动控制系统中传感器进行故障检测。管路系统属于多输入多输出系统,基于现代控制理论的状态反馈将运动学模型进行微分函数推导,得到管路系统比例状态反馈主动控制的状态方程,基于有限元方法,根据ANSYS软件得到运动模型中的重要参数。在主动控制系统中应用二次型最优控制算法与Kalman滤波器对管路进行减振降噪处理。应用主动控制方法对管路减振降噪的效果是非常好的,但是由于机械振动只能减小,不能消除,所以对控制系统中的传感器等精密仪器还是会有一些损害造成故障;为了对传感器进行有效的故障检测,运用基于数学模型的传感器故障检测,对传感器进行有效的实时故障检测。由于分数阶PIl本身具有滤波功能,并且由于Il的存在,通过调节l值可以方便调节闭环系统的高频特性和低频特性,且取得比常规控制器更优的动态性能和鲁棒性等优点本文采用分数阶PI状态反馈对管路进行主动控制,为了能更好的对管路系统进行减振降噪,引用分数阶PI状态反馈控制律;并且基于粒子群优化算法的优势,应用粒子群最优控制算法对分数阶PI状态反馈中的状态反馈矩阵Kp、KI和分数阶阶次l控制参数进行优化;通过仿真实验证明优化的分数阶PI状态反馈控制效果和鲁棒性非常好,非常适用于管路的减振降噪主动控制系统中,以达到对管路进行更好的减振降噪的目的。
张磊[4]（2020）在《电磁主动隔振系统建模与控制方法研究》文中认为大型设备和精密仪器在运行时,产生的振动不仅会对周围环境造成影响,还会降低自身性能。为了保证设备和仪器的正常运转,各种隔振系统和振动控制方法已经被开发出来用于振动控制。电磁主动隔振系统因为刚度和阻尼可变、可控性灵活、控制方法多样、响应速度快等优点近年来得到重点关注,开始应用于机械加工装备、精密仪器和机械系统等领域。本文在查阅和分析国内外相关研究现状的基础上,对电磁隔振系统的内部元件优化与系统设计、非线性分析与建模、电磁隔振系统控制策略、多隔振单元并联的电磁隔振系统控制问题进行了深入研究。论文的主要工作如下:（1）基于COMSOL仿真软件,对隔振元件设计进行了参数优化,在对常见的主动隔振系统模型进行分析的基础上,设计了一种简单、合理的电磁主动隔振系统结构。基于COMSOL仿真数据和实验数据,建立了电磁隔振系统中电磁力与线圈电流和间隙之间的非线性关系。针对电磁隔振系统的控制模型建立困难问题,根据电磁力与控制电流和间隙的关系,结合隔振单元的力学过程,提出了基于数据和机理的建模方法。为了验证提出的建模方法的有效性,应用常规PID控制器对电磁主动隔振系统进行仿真和实验。仿真和实验结果验证了隔振系统建模方法的有效性和主动控制的可实现性。（2）提出了一种基于等效刚度和阻尼系数的控制方法,根据隔振系统动态性能指标的期望范围,计算得到电磁力的等效刚度系数和阻尼系数的范围,并利用遗传算法在该范围内计算最优的等效刚度和等效阻尼系数,从而避免PID控制器的参数整定问题。通过拟合电磁力与线圈电流和间隙之间的非线性关系表达式,从而建立线圈电流与等效刚度和阻尼系数之间的关系,实现控制线圈电流满足隔振系统动态性能指标的目的。此外,为了实现电磁隔振系统的变参数控制,减小系统的最大超调量和振荡次数,借助分段控制思想,提出了基于分段等效刚度和阻尼系数的控制方法,实现在每个控制时刻采用最优的控制参数,解决系统时域性能中超调量和稳定时间的冲突。仿真和实验结果表明,基于等效刚度和阻尼系数的控制方法可以获得较为理想的系统动态性能指标,而基于变参数控制的分段等效刚度和阻尼系数的控制方法不仅可以减小系统的稳定时间,还可以保证电磁隔振系统和负载具有平稳性。（3）以电磁隔振系统的状态空间表达式为基础,提出了基于线性二次型调节器和协同小生境遗传算法的电磁隔振系统控制方法,实现隔振单元控制电流的优化控制目的。针对LQR控制器中目标函数的权值取值问题,提出利用协同小生境遗传算法计算最优参数,通过计算目标函数得到最优控制电流。为了实现电磁隔振系统的时变控制,在每个控制时刻根据实际情况获得不同的最优控制参数,进一步提高最优控制器的性能,提出了基于滚动时域控制和协同变染色体长度遗传算法的电磁隔振系统控制方法。针对RHC控制器中目标函数的参数取值问题,提出了一种基于协同变染色体长度的遗传算法,利用染色体的长度来代表并优化预测水平和控制水平,染色体的大小来代表并优化位移变化量以及电磁力的权重。根据得到的最优权值矩阵,求解目标函数获得每个时刻的最优控制变量。仿真和实验以及与状态反馈控制方法的对比仿真验证了所提出的主动控制方法均可以有效地控制振动,使电磁隔振系统和被隔振体具有平稳性。（4）针对单个隔振单元隔振范围和隔振力受限问题,设计了多隔振单元并联的电磁隔振系统,并提出了多隔振单元并联系统的LQR和RHC控制器。对于多隔振单元并联系统的LQR和RHC控制问题,根据建立的多隔振单元并联的电磁隔振系统模型,将多单元控制性能指标转换为目标函数,并分别利用协同小生境遗传算法和协同变染色体长度遗传算法对目标函数中的权值矩阵进行优化。仿真和实验结果表明基于所提出的目标函数的主动控制方法对可以有效地控制振动,保证多个隔振单元在受到扰动后具有相同的运动轨迹,使多隔振单元并联的电磁隔振系统和被隔振体保持平稳性,减小耦合振动对双隔振单元并联系统的影响。
高翔[5]（2020）在《基于并联机构及磁流变阻尼器的多维隔振系统振动和馈能特性研究》文中研究说明随着社会生产力的提升和科技的飞速进步,机械系统向着高速、高精度方向发展,由此带来的多维振动问题也日益显着。多维振动将严重影响精密车载仪器、航天卫星、车载担架等设备的精度和寿命,因此对于多维振动的研究已成为当前振动领域的前沿和热点问题。传统的多维减振装置为多层叠加的单自由度被动隔振系统,结构复杂、制造成本高且难以实现低频隔振。传统多维主动隔振系统售价高昂,且存在失电不能正常工作的风险。本文提出一种4-PUU并联机构作为多维隔振系统的主体,在主动副处布置弹簧与磁流变阻尼器,构造基于并联机构及磁流变阻尼器的多维减振系统。该减振系统具有惯量低、刚度大、结构简单等优点。采用磁流变阻尼器的并联减振平台,能推广到车载精密设备、航天卫星、车载担架等领域的多维隔振,为研制新型多维隔振系统提供了重要参考。首先采用GF集理论对3T1R机构进行综合,提出一种具有45°交叉轴的4-PUU机构构型,通过并联机构的几何关系和拉格朗日方程推导运动学和动力学方程,研究机构各参数对多维减振系统固频的影响规律。考虑到机构参数众多,采用灰色关联分析法研究机构各参数对固有频率影响的贡献量,从而可以在隔振机构设计中抓住主要矛盾。机构参数变化将导致雅克比矩阵变化,这是导致系统固频发生改变的主要因素。在时域和频域中,该多维减振系统能够有效削弱由路面不平度导致的水平、纵向、垂向以及俯仰方向的多维振动。引入基于Bingham模型的磁流变阻尼器力学模型,构造半主动隔振系统。采用LQR控制策略结合限界Hrovat半主动算法得到实际可控阻尼力,对半主动隔振系统的时、频域隔振性能展开讨论。研究表明,与被动隔振系统相比,半主动减振系统在各方向上的隔振性能得到极大改善,取得了与主动隔振系统接近的减振效果。由于多维隔振系统在制造和装配中的误差难以避免,于是采用基于区间扩张理论的摄动方法,研究摄动量和不确定性因素对隔振性能的影响规律。几何尺寸摄动改变了机构的雅克比矩阵,因此隔振性能展现出不同特性。外界不确定性因素对LQR控制策略的鲁棒性有显着地影响,通过推导Lyapunov方程,提出多维隔振系统LQR策略的鲁棒性能指标,该性能指标与多维隔振系统参数密切相关。研究表明,隔振性能指标和鲁棒性能指标互相抑制,隔振性能和LQR控制策略的鲁棒性,可分别通过调整机构参数得到改善。随即引入对结构参数摄动不敏感的鲁棒最优控制策略,推导并求解线性矩阵不等式,得到反馈增益,研究多维减振系统在鲁棒最优控制下的时、频域隔振能力。为表明鲁棒最优控制的有效性,与具有相同不确定参数的LQR控制方法在阶跃激励下进行了对比。建立馈能式磁流变阻尼器发电模块的电路、磁路模型,通过磁路欧姆定律和基尔霍夫定律得到气隙磁通量和控制电流的表达式。研究电磁参数对控制电流的影响规律,并采用多目标优化算法对电磁参数进行优化。通过参数优化,馈能式磁流变阻尼器的电功率和感应电流均有显着提高。为研究馈能式磁流变阻尼器的振动传递特性,以二自由度隔振系统为例,推导机电耦合方程,提出馈能式磁流变阻尼器的能量利用率和能量转换效率。与被动隔振系统相比,馈能式隔振系统的簧载质量速度和加速度分别降低51%和78%,位移传递率降低约10dB。最后研究随机激励下,电磁参数改变对馈能式磁流变阻尼器能量转换效率的影响规律。研究表明,馈能式磁流变阻尼器表现出良好的隔振能力,在其共振频率附近尤为显着。将4-PUU并联机构与馈能式磁流变阻尼器结合,研究馈能式多维减振系统的时、频域隔振性能以及振动传递率随电参数的变化规律,推导馈能式多维隔振系统的能量转换效率,研究能量转换效率随电学参数的变化规律。对多维隔振系统进行多体动力学仿真分析,进而制作基于4-PUU机构的多维隔振系统样机并搭建实验台,对多维隔振装置进行模态实验和减振实验研究,为理论分析提供实验支持,实验结果与理论分析结果基本一致,验证模型建立和理论推导的正确性和可靠性。
康建云[6]（2019）在《压电智能柔性结构振动主动控制研究》文中指出空间柔性机械臂具有质量轻、非线性、低阻尼的动力学特性,在受到激励影响下很容易产生低频弹性振动,且振动衰减时间较长。持续的振动有可能引发共振造成系统破坏和失效,减少使用寿命,不利于空间任务的正常进行。因此,对空间柔性机械臂的振动控制展开研究具有重要的理论价值和实际意义。以欧拉-伯努利悬臂梁作为受控结构,推导并简化了振动微分方程。从压电材料的力-电耦合本构方程出发,建立了压电耦合方程。从系统辨识的角度研究了柔性臂的建模问题,分别采用非参数辨识和参数辨识对柔性梁系统进行了辨识实验。结果表明两种辨识方法得到的系统理论模型与实际模型的匹配度均高于95%。基于线性二次型最优控制（LQR）理论,针对加权矩阵难以解析的关键问题,将遗传算法应用于控制器的设计中,对加权矩阵进行优化设计。为了验证优化参数后控制器具有良好的性能,又针对压电柔性臂的振动控制设计了模糊逻辑控制器。基于实验辨识得到的系统模型和设计的控制器,在SDIMULINK平台上开展了仿真实验。仿真结果表明,所设计的线性二次型最优控制器和模糊逻辑控制器均能有效的抑制柔性臂的振动响应,且基于遗传算法的线性二次型最优控制效果更好。在上述理论研究的基础上,针对压电柔性臂的振动控制,搭建了硬件实验平台,编写了软件测控程序,实现了数据采集与存储、振动控制算法、信号离线频谱等功能。基于所搭建的平台,开展了对压电驱动和机器人驱动下的柔性臂振动控制的实验研究。通过实验验证,两种控制算法对柔性臂的振动均有较好的抑制效果,且基于遗传算法的线性二次型最优控制控制效果更好。
代佳宝[7]（2019）在《基于电磁力的转子周期性振动主动抑制方法研究》文中研究说明旋转机械在运行中不可避免地存在振动问题,激振源的形式多样,如由于安装或者制造误差导致的不平衡、不对中等,或是由上述振动诱发的二次碰摩故障等。振动一旦加剧,轻则影响生产质量,重则导致停机事故。本文针对旋转机械转子振动主动抑制问题,研究基于电磁作动器的旋转机械转子振动的主动抑制方法,建立了转子—轴承—电磁作动器的动力学模型,提出了四种控制算法用于转子振动的主动抑制。（1）变增益周期时延迭代控制:基于转子振动的周期规律特性,设计了变增益周期时延迭代控制算法,该算法的特点在于不依赖于系统模型,且减小了控制器设计时的调试工作量,经过仿真验证,该算法实现了对不平衡振动、不平衡-不对中耦合振动的有效抑制。（2）基于模型参考自适应控制的改进算法:该算法对模型参考自适应控制进行一定改进,在考虑前馈反馈的基础上,附加不平衡补偿项,将相邻周期对应时刻的控制力进行叠加,另外,为了防止转子振动衰减到一定程度会出现频繁振荡的现象,在该算法中引入了死区控制,仿真结果表明该算法能够有效抑制转子不平衡振动。该算法相对于PD控制算法的特点是不需要对参数进行反复调试选取。（3）混合灵敏度H∞鲁棒控制:针对转子轴承系统以及电磁作动器中存在的非线性环节以及动态不确定性,基于单自由度电磁作动器的传递函数对象,设计得到H控制器。仿真结果表明,该控制器不仅能够有效抑制不平衡振动,对于非线性的不平衡-碰摩耦合振动也具有一定的抑制效果。（4）经典PD控制:经典PD控制算法原理简单,易于实现,但在应用时始终存在参数选取困难的问题。本文根据转子系统的刚度特性和电磁作动器的力学特性,确定了比例参数选取的初步原则,采用仿真与实验结合的方法,验证了 PD控制对转子多转速下不平衡振动能够实现有效抑制。
丛聪[8]（2019）在《基于鲁棒控制的风力机叶片振动控制研究》文中指出随着现代风力发电机组大型化发展,叶片长度的增加导致风轮半径增加,增加了叶片的柔性。在风的作用下会产生振动,不仅影响风力机的安全运行和使用寿命;还能引起发电机转矩变化,影响电网的安全稳定。在此背景下,建立风力发电机组整体动力学模型,分析其动力学特性。选择合适阻尼装置并设计控制器控制风力机的振动,具有重要的理论和实际意义。风力机是一个刚柔结合的复杂多体系统,叶片和塔架是柔性振动体,而机舱是以质量惯性参与振动的刚体。风力机受气动载荷影响,旋转的叶片产生挥舞（flapwise）、摆振（edgewise）、扭转振动（torsion）;塔架产生前后（for-aft）、侧向（side-to-side）、扭转振动。各子系统的振动存在着耦合,如:叶片挥舞振动与塔架前后振动的耦合,叶片摆振与塔架侧向振动的耦合。由于传动系机械转矩与发电机的电气转矩的耦合,发电机动态对风力机叶片振动产生影响。由于系统存在未建模动态、参数不确定和结构不确定,实际运行的工程系统都会受到不确定性的影响。模型误差可能会导致系统性能下降,在系统建模和控制器设计过程中考虑不确定性对系统的影响,设计鲁棒控制器具有重要的意义。因此需要考虑多种系统不确定性,包括参数不确定和动态不确定,设计鲁棒控制。本文重点对风力机叶片振动结构控制的关键技术问题开展研究,包括叶片振动动力学建模、鲁棒控制问题等,主要研究内容如下:（1）建立面向结构控制的风力机耦合多体动力学模型,包括完整的机械和电气耦合模型。建模叶片—塔架—传动轴—电网的完整耦合模型,在此基础上分析电网动态对机械振动对影响。通过建模及仿真分析,得出发电机转矩的变化会加剧叶片的面内摆振。（2）研究基于鲁棒控制的风力机结构控制。由于风载荷具有随机性,考虑随机系统鲁棒控制问题。针对随机不确定性系统,根据随机积分二次型约束（IQC）与相对熵约束的等价,设计最小最大鲁棒线性二次型高斯（LQG）控制。考虑多种系统不确定性,包括参数不确定、动态不确定,使得闭环系统绝对稳定。应用在叶片振动控制问题中,仿真结果表明能有效抑制叶片振动。（3）研究随机系统分散控制。由于叶片与塔架的动态耦合,振动控制设计时要考虑耦合模型。现代风力机大型化发展趋势,控制策略需要大量的传感器和通讯网络。对于这种大型的结构,分散控制是一个更实用的方法。在最小最大LQG控制的基础上提出鲁棒分散最小最大LQG控制。仿真结果表明分散控制能取得与集中控制相似的控制效果。（4）针对确定性系统,研究满足积分二次型约束的不确定性系统的鲁棒控制,考虑结构信息约束,设计采用静态输出反馈方式,使得闭环系统满足H∞性能。（5）针对基于TMD的风力机叶片振动结构控制,建立风力机风轮变速旋转下系统动态模型。本文建立包含阻尼装置的结构模型,设计满足积分二次型约束系统的鲁棒分散H∞控制。仿真结果表明在基于叶片内分散布置多个TMD的分散控制能有效抑制叶片振动。
张东彬[9]（2019）在《新型半主动控制隔震体系理论与应用研究》文中指出目前,半主动控制的隔震体系仍主要以理论分析和试验研究为主,控制装置和控制算法方面并没有完全成熟的解决方案。本文提出了一种新型半主动控制隔震体系,进行了比较完整的理论与试验研究,主要创新工作研究成果如下:（1）提出了一种新型半主动式摩擦力可调型摩擦摆隔震支座（Tunable Friction Pendulum System-TFPS）,综合传统摩擦摆的隔震能力、摩擦阻尼耗能、主动控制技术连续可调性的优点,使得水平摩擦力能够连续可调,进行了理论分析。（2）基于新型摩擦力可调型摩擦摆隔震支座的设计概念,对于单摆形式,设计并制作了一个小型TFPS试件,并对其进行试验研究,采用不同的位移幅值和油压等级,验证了TFPS支座的可调性以及理论模型的正确性,理论计算与试验结果一致,可以通过改变滑块表面的正压力分布来调节水平向的摩擦力。（3）基于所提出的摩擦力可调型摩擦摆隔震支座（TFPS）,建立了基于TFPS的半主动控制隔震系统,采用了几种常见的控制策略,进行了算例分析;结果表明所提出的TFPS支座可有效用于地震作用下的隔震结构控制,符合多目标抗震的需求,为进一步的研究和应用提供了理论依据和技术支持。（4）针对被控结构可能存在的参数不确定性问题,基于现有的模型参考自适应控制算法（MRAC）,结合线性二次型最优控制（LQR）,利用Lyapunov稳定性理论,提出了一种新型最优化的模型参考自适应控制（Optimum Model Reference Adaptive Control-OMRAC）算法,进行了推导证明,提出了相应的设计方法,对于控制参数进行了参数分析;并将OMRAC算法用于了基于TFPS支座的半主动控制隔震结构中,考虑隔震层中的参数不确定性,进行了数值仿真,证明了OMRAC算法的有效性和稳定性。（5）针对隔震层含时变非线性扰动的隔震结构,上述OMRAC算法对此问题还是有一定局限性;本文又基于线性二次型最优控制（LQR）,结合并设计了非线性鲁棒补偿器,提出了一种新型非线性鲁棒最优控制（Robust Optimum Control-ROC）算法,进行了推导证明,以及参数分析,提出了相应的设计方法,并将ROC算法用于基于TFPS支座的半主动控制隔震结构中,考虑隔震层中的时变非线性,进行了数值仿真,证明了该算法对于非线性扰动问题的可用性和有效性。
张宇[10]（2019）在《基于旋转激励作动器的结构振动主动控制》文中进行了进一步梳理在土木工程结构中恰当地安装主动质量阻尼器（Active Mass Damper,AMD）能有效抑制外载荷激励下的结构振动响应,减轻结构构件的破坏与损伤,在保证结构安全性的同时,降低结构建造成本。目前,AMD系统中的作动器主要包括液压作动器和伺服电机作动器（需机械传力装置）,这两种作动器均存在一些难以克服的缺点,限制了AMD的广泛应用。受欠驱动机械系统领域中基于旋转激励的平移振荡器的启发,通过将“旋转激励”的概念引入到结构振动主动控制中来,提出了新型的旋转激励作动器,基于此,设计了一种新型的基于旋转激励作动器的AMD装置（Active Mass Damper with Rotating Actuator,R-AMD）。不同于传统直线AMD,R-AMD采用电力传动系统（旋转伺服电机）直接驱动惯性质量做旋转运动,能够克服传统AMD作动器存在的构造复杂、需机械传力部件传力、响应慢、行程受限等问题。为分析R-AMD装置对结构振动控制的有效性,将单自由度结构作为被控对象,考虑控制-结构的相互作用,建立了R-AMD/单自由度结构耦合系统数学模型,并给出了R-AMD装置两种不同的控制模式,即旋转控制模式与摆动控制模式。采用最大反馈线性化方法,通过计算并选取相对阶为三的虚拟输出函数,可将R-AMD/单自由度结构耦合系统数学模型转化为带有稳定内动态的三阶线性系统;同时,给出了基于最大反馈线性化的线性控制方案给系统参数带来的约束条件。针对线性控制方案中系统参数受限问题,为提高R-AMD控制系统的动态响应性能,采用θ-D逼近方法,实现了R-AMD控制系统的非线性最优控制器设计;其中,阐明了基于微分同胚坐标变换能有效解决“θ-D逼近方法对于欠驱动控制系统的适用性”的问题。考虑到土木工程结构在使用过程中存在参数不确定性（如设备安装、装修等因素影响结构质量、刚度）,且会受到风、地震等外部载荷的作用,基于分层滑模变结构方法为R-AMD设计了非线性鲁棒控制器,以增强R-AMD控制系统对未建模动态及外部干扰的抑制能力。相关实物实验结果验证了所提控制方案的有效性。针对多自由度结构振动集中控制存在的控制器设计复杂、信息交换难度大等问题,提出了基于R-AMD的多自由度结构振动分散控制方案。该方案采用分散形式在结构多个位置布置R-AMD,将整个R-AMD/多自由度结构耦合系统拆解为多个分散子系统后进行控制器独立设计;并分别采用鲁棒抑制和神经网络辨识的方法来处理分散子系统的不确定关联项,给出了基于滑模控制算法的鲁棒分散控制方案和基于动态神经网络的自适应分散控制方案。实物实验结果表明,在抑制结构高阶振动方面分散控制方案较集中控制方案具有更好的性能。针对高层结构的双向风激振动控制问题,设计了单转子形式R-AMD系统并配置于高层结构顶层,为其设计了基于降阶模型的解耦滑模控制方案。为验证该方案的有效性,采用“76层风振控制基准结构”作为被控对象进行振动控制仿真实验,为降低滑模控制器的阶次,将基准结构在X、Y两个方向上均转化为等效单自由度模型。仿真实验表明,R-AMD控制系统可有效降低高层结构在X、Y两个方向上的位移响应和加速度响应,实现结构双向风激振动的同时抑制。本文针对现有直线AMD存在的构造复杂、响应慢、接触式传力及行程受限等问题,提出了基于旋转激励作动器的新型R-AMD系统,并对R-AMD在单自由度、多自由度、高层（风振）等不同结构振动控制中的应用进行了研究,给出了 R-AMD/结构耦合系统建模、参数辨识与控制系统设计方法,并通过数值仿真和实物实验验证了 R-AMD控制系统的有效性。新型R-AMD装置具有易集成、占用空间小、能耗低等优点,适用于大规模结构分散控制及对使用空间限制较高的场合;本文所提R-AMD装置及其非线性控制、分散控制方案对于土木工程结构振动主动控制问题具有一定的理论与应用价值。
二、基于鲁棒线性二次算法的结构振动主动控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于鲁棒线性二次算法的结构振动主动控制（论文提纲范文）
（1）空间变负载磁浮隔振系统建模及主动抑振控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题背景 |
| 1.1.3 课题研究目的及意义 |
| 1.2 空间振动抑制与隔离系统研究现状 |
| 1.2.1 被动隔振系统研究现状 |
| 1.2.2 主动隔振系统研究现状 |
| 1.2.3 主被动混合隔振系统研究现状 |
| 1.3 主动隔振系统关键技术及方法研究现状 |
| 1.3.1 主动隔振系统驱动方法 |
| 1.3.2 主动隔振系统力学模型构建方法 |
| 1.3.3 主动隔振系统运动耦合解耦方法 |
| 1.3.4 主动隔振系统先进抑振控制方法 |
| 1.4 国内外研究现状分析 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 空间变负载磁浮隔振系统模型建立及状态估计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间六维磁浮隔振系统简介 |
| 2.3 变负载磁浮隔振系统耦合模型建立 |
| 2.3.1 考虑负载变化的隔振系统运动学建模 |
| 2.3.2 变负载磁浮隔振系统耦合动力学建模及分析 |
| 2.4 空间磁浮隔振系统运动状态测量与估计策略 |
| 2.4.1 基于光学相对传感器阵列的位姿信息解算 |
| 2.4.2 基于惯性传感器阵列的加速度信息解算 |
| 2.4.3 基于多源信息的运动状态融合与估计策略 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 变负载磁浮隔振系统状态解耦与非线性驱动力协调方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 变负载六维隔振系统状态耦合解析解耦方法 |
| 3.2.1 六维隔振系统耦合问题描述 |
| 3.2.2 基于逆系统的状态解耦方法 |
| 3.2.3 六维隔振系统动力学模型可逆性证明 |
| 3.2.4 六维隔振系统状态解析解耦研究 |
| 3.3 变负载六维隔振系统状态耦合自解耦方法 |
| 3.3.1 神经网络与基于神经网络的逆系统 |
| 3.3.2 基于神经网络逆系统的隔振系统耦合自解耦 |
| 3.4 隔振系统非线性冗余驱动力协调方法 |
| 3.4.1 协调优化目标与约束条件分析 |
| 3.4.2 电磁多场耦合等效模型估计 |
| 3.4.3 非线性驱动力最优协调问题求解 |
| 3.5 系统解耦与协调驱动的分析及实现 |
| 3.5.1 磁浮隔振系统耦合问题分析 |
| 3.5.2 磁浮隔振系统解耦方法实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多源信息的隔振系统抑振控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 隔振系统性能定义与控制目标分析 |
| 4.2.1 多扰动下单自由度隔振系统模型建立 |
| 4.2.2 扰动分析与参数定义 |
| 4.2.3 性能指标与控制目标分析 |
| 4.3 面向单自由度抑振系统的多目标主动抑振控制策略 |
| 4.3.1 多扰动源下的单自由度振动抑制分析 |
| 4.3.2 基于混合范数性能指标的多目标控制律设计 |
| 4.4 基于多源信息的六自由度主动抑振控制策略 |
| 4.4.1 固定前馈补偿控制律设计 |
| 4.4.2 振动自适应补偿控制律设计 |
| 4.4.3 六自由度隔振系统主动抑振控制策略分析与实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 空间磁浮隔振系统样机研制与振动抑制实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 空间磁浮隔振系统与地面零重力模拟装置研制 |
| 5.2.1 机械结构与零重力模拟装置简介 |
| 5.2.2 运动状态测量系统设计 |
| 5.2.3 电磁隔振单元驱动系统设计 |
| 5.2.4 控制系统设计 |
| 5.3 运动状态测量仿真与实验验证 |
| 5.3.1 相对位姿状态估计实验验证 |
| 5.3.2 加速度状态估计实验验证 |
| 5.3.3 角加速度状态估计实验验证 |
| 5.4 非线性冗余驱动协调实验验证 |
| 5.4.1 电磁多场耦合等效模型估计方法验证 |
| 5.4.2 冗余驱动力协调方法实验验证与分析 |
| 5.5 变负载工况状态耦合解耦实验验证 |
| 5.5.1 径向基神经网络逆系统建立实验验证 |
| 5.5.2 变负载耦工况多自由度解耦实验验证 |
| 5.6 基于多源信息的隔振系统主动抑振控制实验验证 |
| 5.6.1 多目标控制方法验证与分析 |
| 5.6.2 基于多源信息的主动抑振控制方法验证与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）基于模型辨识的大型空间结构振动控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 振动测量研究现状 |
| 1.2.2 振动控制研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 压电太阳能帆板动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电太阳能帆板建模 |
| 2.3 有限元建模 |
| 2.4 基于模态价值准则的动力学模型降阶 |
| 2.4.1 分量价值分析原理 |
| 2.4.2 模态价值分析原理 |
| 2.4.3 模态降阶原理 |
| 2.4.4 降阶模型的验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 压电太阳能帆板模型辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 特征系统实现算法 |
| 3.3 模型辨识仿真 |
| 3.3.1 摄影测量单点和多点对于模型辨识的影响 |
| 3.3.2 输入对于模型辨识的影响 |
| 3.4 小结 |
| 4 压电太阳能帆板振动控制算法及仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 LQG控制理论 |
| 4.2.1 线性二次最优控制 |
| 4.2.2 Kalman滤波 |
| 4.3 基于模型辨识的振动控制系统设计 |
| 4.4 算例仿真及分析 |
| 4.4.1 不同观测点数量对于Kalman滤波效果的影响 |
| 4.4.2 纯弯曲振动主动控制 |
| 4.4.3 弯扭耦合振动主动控制 |
| 4.4.4 与传统设计控制器对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）管路系统的分数阶减振降噪研究及故障分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 主动控制策略及在机械系统减振中的应用 |
| 1.2.2 分数阶控制方法的发展及在主动控制中的应用 |
| 1.2.3 管路减振控制系统中传感器故障检测 |
| 1.3 论文研究内容与章节安排 |
| 第2章 管路减振降噪主动控制方法 |
| 2.1 基于ANSYS的有限元建模 |
| 2.2 传感器设置 |
| 2.3 主动控制系统设计 |
| 2.3.1 最优状态反馈控制(LQR控制) |
| 2.3.2 Kalman滤波器 |
| 2.4 基于管路主动控制系统仿真结果 |
| 2.4.1 管路减振 |
| 2.4.2 管路降噪 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 管路主动控制系统传感器故障分析 |
| 3.1 传感器故障结果分析 |
| 3.2 基于数学模型的传感器故障检验 |
| 3.2.1 传感器观测点残差幅值故障检测 |
| 3.2.2 基于残差评价函数传感器故障检测 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 分数阶PI状态反馈主动控制方法 |
| 4.1 PI状态反馈主动控制方法 |
| 4.2 分数阶PI状态反馈主动控制方法 |
| 4.2.1 分数阶近似方法 |
| 4.2.2 基于Oustaloup滤波器的分数阶PI状态主动控制律 |
| 4.3 整数阶与分数阶PI状态反馈控制方法结果对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于粒子群分数阶PI状态反馈主动控制方法 |
| 5.1 基于粒子群优化算法优化控制参数 |
| 5.1.1 分数阶PI主动控制器的参数 |
| 5.1.2 粒子群算法的实现流程 |
| 5.2 分数阶PI状态主动控制器控制仿真结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）电磁主动隔振系统建模与控制方法研究（论文提纲范文）
| 论文创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 主被动隔振系统研究现状 |
| 1.2.2 电磁隔振系统结构研究现状 |
| 1.2.3 主动隔振系统建模研究现状 |
| 1.2.4 隔振系统控制方法研究现状 |
| 1.3 问题的提出 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 电磁隔振系统元件优化与建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电磁隔振系统元件的优化设计 |
| 2.2.1 电磁隔振系统元件的形状优化 |
| 2.2.2 电磁隔振系统元件的参数优化 |
| 2.3 电磁隔振系统模型分析 |
| 2.4 电磁隔振系统的结构设计与建模 |
| 2.4.1 电磁隔振系统的结构设计 |
| 2.4.2 电磁隔振系统的建模 |
| 2.4.3 基于数据建模和PID控制器的仿真分析 |
| 2.4.4 基于数据建模和PID控制器的实验分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于等效刚度和阻尼系数的主动控制方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 隔振系统非线性关系和动力学方程 |
| 3.2.1 电磁隔振系统非线性关系 |
| 3.2.2 电磁隔振系统动力学方程 |
| 3.3 基于等效刚度的主动控制方法 |
| 3.3.1 系统动态性能指标 |
| 3.3.2 等效刚度系数优化 |
| 3.3.3 基于等效刚度系数的控制框图 |
| 3.3.4 基于等效刚度系数的仿真结果 |
| 3.4 基于等效刚度和阻尼系数的主动控制方法 |
| 3.4.1 系统动态性能指标 |
| 3.4.2 参数优化和控制框图 |
| 3.4.3 基于等效刚度和阻尼系数的仿真结果 |
| 3.4.4 基于等效刚度和阻尼系数的实验分析 |
| 3.5 基于分段等效刚度和阻尼系数的控制方法 |
| 3.5.1 分段策略 |
| 3.5.2 基于分段等效刚度和阻尼系数的控制框图 |
| 3.5.3 基于分段等效刚度和阻尼系数的仿真分析 |
| 3.5.4 基于分段等效刚度和阻尼系数的实验分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于状态空间和协同遗传算法的主动控制方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统状态空间描述 |
| 4.2.1 基本定义 |
| 4.2.2 隔振系统状态空间表达式 |
| 4.2.3 离散化 |
| 4.3 基于LQR和协同小生境遗传算法的控制方法 |
| 4.3.1 线性二次型最优控制 |
| 4.3.2 小生境遗传算法 |
| 4.3.3 协同算法 |
| 4.3.4 仿真分析 |
| 4.3.5 实验分析 |
| 4.4 基于RHC和协同变染色体长度遗传算法的控制方法 |
| 4.4.1 滚动时域优化 |
| 4.4.2 协同变染色体长度遗传算法 |
| 4.4.3 仿真分析 |
| 4.4.4 实验分析 |
| 4.5 仿真对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 多隔振单元并联的电磁隔振系统控制方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多隔振单元并联的电磁隔振系统结构设计与建模 |
| 5.2.1 双隔振单元并联系统的结构设计与建模 |
| 5.2.2 三隔振单元并联系统的结构设计与建模 |
| 5.3 双隔振单元并联的电磁隔振系统控制方法 |
| 5.3.1 基于LQR和 NGA的双隔振单元并联系统控制方法 |
| 5.3.2 基于RHC和 CGAVLC的双隔振单元并联系统控制方法 |
| 5.4 三隔振单元并联的电磁隔振系统控制方法 |
| 5.4.1 基于LQR和 NGA的三隔振单元并联系统控制方法 |
| 5.4.2 基于RHC和 CGAVLC的三隔振单元并联系统控制方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的科研成果目录 |
| 致谢 |
（5）基于并联机构及磁流变阻尼器的多维隔振系统振动和馈能特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景、目的和意义 |
| 1.1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.2 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 多维隔振的研究现状 |
| 1.3 有关并联机构的研究 |
| 1.3.1 并联机构的研究现状 |
| 1.3.2 并联机构应用于多维隔振的研究现状 |
| 1.4 磁流变阻尼器的研究现状 |
| 1.4.1 磁流变效应 |
| 1.4.2 磁流变阻尼器力学模型 |
| 1.4.3 磁流变阻尼器应用于隔振的研究现状 |
| 1.5 馈能式磁流变阻尼器的研究现状 |
| 1.6 本课题的主要研究内容 |
| 第2章 基于4-PUU机构的多维被动隔振系统及其振动特性 |
| 2.1 3T1R机构型综合及选型 |
| 2.2 隔振系统运动学分析 |
| 2.3 隔振系统动力学分析 |
| 2.3.1 动力学模型 |
| 2.3.2 参数对固频的影响 |
| 2.3.3 参数对固频的影响贡献量 |
| 2.4 时域和频域隔振性能 |
| 2.5 质量和弹簧刚度不确定时的隔振性能 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 含有磁流变阻尼器的多维隔振系统振动半主动控制 |
| 3.1 磁流变阻尼器的力学模型 |
| 3.2 基于LQR策略的半主动隔振 |
| 3.2.1 隔振系统的LQR控制策略 |
| 3.2.2 基于LQR控制的多维隔振系统摄动分析 |
| 3.2.3 LQR策略的鲁棒性分析 |
| 3.3 多维半主动隔振系统的鲁棒最优控制 |
| 3.3.1 隔振系统的鲁棒最优控制策略 |
| 3.3.2 鲁棒最优控制系统的隔振能力 |
| 3.3.3 存在不确定性时的隔振能力 |
| 3.4 鲁棒最优控制与LQR控制的隔振性能比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 馈能式磁流变阻尼器及其在多维隔振系统中的应用 |
| 4.1 馈能式磁流变阻尼器研究及优化 |
| 4.1.1 馈能式磁流变阻尼器结构 |
| 4.1.2 磁路模型和主要参数 |
| 4.1.3 电路模型和主要参数 |
| 4.1.4 电磁参数的优化 |
| 4.2 馈能式磁流变阻尼器振动及能量转换特性 |
| 4.2.1 隔振系统动力学模型 |
| 4.2.2 隔振性能及其随电学参数的变化规律 |
| 4.2.3 馈能式磁流变阻尼器的能量利用率 |
| 4.2.4 馈能式磁流变阻尼器的能量转换效率 |
| 4.3 馈能式磁流变阻尼器在多维减振中的应用 |
| 4.3.1 隔振能力 |
| 4.3.2 能量转换特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于4-PUU机构的多维隔振系统仿真及实验研究 |
| 5.1 ADAMS仿真分析 |
| 5.2 样机制作 |
| 5.3 实验方案和设备 |
| 5.3.1 实验原理 |
| 5.3.2 实验平台搭建 |
| 5.4 实验过程及结果分析 |
| 5.4.1 模态实验 |
| 5.4.2 隔振能力实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文研究的创新点 |
| 6.3 思考与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的科研成果及荣誉奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）压电智能柔性结构振动主动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的背景与意义 |
| 1.3 智能结构基本概述及应用 |
| 1.3.1 智能材料的概述 |
| 1.3.2 智能结构的概述 |
| 1.3.3 压电材料在智能材料与结构中的可行性分析及应用 |
| 1.4 智能柔性结构的振动控制 |
| 1.4.1 振动控制方法及策略 |
| 1.4.2 国内外研究现状 |
| 1.4.3 振动主动控制的关键技术 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 压电智能柔性结构动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电柔性臂建模 |
| 2.2.1 梁振动的动力学分析 |
| 2.2.2 压电耦合方程 |
| 2.2.3 压电柔性臂的状态方程表达式 |
| 2.3 压电柔性臂系统辨识 |
| 2.3.1 模态分析 |
| 2.3.2 扫频激励实验 |
| 2.3.3 非参数辨识 |
| 2.3.4 参数辨识 |
| 2.3.5 模型验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 压电智能柔性结构控制算法及仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于遗传算法的线性二次型最优控制 |
| 3.2.1 线性二次型最优控制 |
| 3.2.2 遗传算法基本原理 |
| 3.2.3 遗传算法优化LQR控制器的问题描述 |
| 3.3 模糊控制 |
| 3.3.1 基本概念 |
| 3.3.2 模糊控制器的设计 |
| 3.4 算例仿真及分析 |
| 3.4.1 加权系数优化结果 |
| 3.4.2 振动控制仿真结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 实验平台硬件设计与软件开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压电柔性臂系统硬件设计 |
| 4.2.1 实验装置总体设计 |
| 4.2.2 主要硬件设备 |
| 4.2.3 实验方案设计 |
| 4.3 压电柔性臂系统软件开发 |
| 4.3.1 数据采集与存储 |
| 4.3.2 振动主动控制算法 |
| 4.3.3 振动信号离线频谱分析 |
| 4.3.4 软件系统操作面板 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 压电智能柔性结构振动控制的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法与步骤 |
| 5.3 压电驱动实验结果分析 |
| 5.3.1 初始扰动下的控制实验 |
| 5.3.2 持续扰动下的控制实验 |
| 5.4 机器人驱动实验结果分析 |
| 5.4.1 高速运动下的控制实验 |
| 5.4.2 低速运动下的控制实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作和结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（7）基于电磁力的转子周期性振动主动抑制方法研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题概述 |
| 1.1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.2 课题来源 |
| 1.2 转子振动主动控制研究现状 |
| 1.3 电磁作动器技术研究现状 |
| 1.4 研究内容及安排 |
| 1.4.1 本文主要研究内容 |
| 1.4.2 内容安排 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第二章 转子系统动力学建模与分析 |
| 2.1 转子系统运动方程 |
| 2.2 故障力模型 |
| 2.2.1 不平衡力模型 |
| 2.2.2 不对中力模型 |
| 2.2.3 局部碰摩力模型 |
| 2.3 电磁作动器力学模型 |
| 2.3.1 电磁作动器工作原理 |
| 2.3.2 单自由度电磁力模型 |
| 2.4 构建状态空间方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于PD控制的转子不平衡振动主动抑制 |
| 3.1 PD算法介绍 |
| 3.2 比例微分参数选取 |
| 3.3 仿真分析 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于改进模型参考自适应控制的转子不平衡振动主动抑制 |
| 4.1 模型参考自适应控制 |
| 4.2 改进自适应控制律设计 |
| 4.3 仿真分析 |
| 4.3.1 算法跟踪性能验证 |
| 4.3.2 转子不平衡振动主动抑制仿真分析 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 基于鲁棒H∞控制的转子不平衡-碰摩耦合振动主动抑制 |
| 5.1 鲁棒控制 |
| 5.1.1 H∞控制概述 |
| 5.1.2 系统不确定性 |
| 5.2 H∞控制策略 |
| 5.2.1 标准H∞问题 |
| 5.2.2 混合灵敏度优化 |
| 5.2.3 加权函数的选取原则 |
| 5.2.4 H∞控制器求解计算过程 |
| 5.3 仿真分析 |
| 5.3.1 确定加权函数 |
| 5.3.2 求解H∞控制器 |
| 5.3.3 不平衡振动抑制仿真研究 |
| 5.3.4 不平衡-碰摩耦合振动主动抑制仿真研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于变增益周期时延迭代控制的转子周期性振动主动抑制 |
| 6.1 变增益周期时延迭代控制 |
| 6.2 控制流程 |
| 6.3 仿真分析 |
| 6.3.1 不平衡振动抑制仿真研究 |
| 6.3.2 耦合振动抑制仿真研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的论文 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
（8）基于鲁棒控制的风力机叶片振动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号及英文缩写对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 面向控制的风力机结构建模研究现状 |
| 1.3 风力机叶片振动控制的发展概况 |
| 1.3.1 载荷控制 |
| 1.3.2 结构控制 |
| 1.4 时域积分二次型约束系统的鲁棒控制发展概况 |
| 1.4.1 确定性系统鲁棒控制 |
| 1.4.2 随机系统鲁棒控制 |
| 1.4.3 最小最大LQG控制在振动控制问题中的应用 |
| 1.4.4 最小最大LQG控制的其它应用 |
| 1.5 静态输出反馈控制发展概况 |
| 1.6 本论文的主要工作 |
| 1.7 论文安排 |
| 第2章 预备知识 |
| 2.1 风力机结构动力学理论基础 |
| 2.1.1 基于假设模态的振型叠加法 |
| 2.1.2 欧拉拉格朗日方程 |
| 2.2 系统不确定性 |
| 2.2.1 积分二次型约束 |
| 2.2.2 相对熵约束 |
| 2.2.3 随机积分二次型约束与相对熵约束等价表述 |
| 2.3 绝对稳定性 |
| 2.3.1 确定系统绝对稳定性 |
| 2.3.2 随机系统绝对稳定性 |
| 2.4 S-过程 |
| 2.5 数学预备知识 |
| 2.5.1 相对熵与自由能对偶 |
| 2.5.2 线性矩阵不等式 |
| 2.5.3 鲁棒控制中用到的数学引理 |
| 2.5.4 代数黎卡提方程 |
| 第3章 面向结构控制风力机结构建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 风力机结构模型 |
| 3.2.1 叶片与塔架耦合模型 |
| 3.2.2 叶片载荷 |
| 3.2.3 运动方程 |
| 3.3 气动模型 |
| 3.3.1 风速仿真 |
| 3.3.2 叶素动量理论 |
| 3.4 基于主动拉索的风力机机械模型 |
| 3.5 基于调谐质量阻尼器的风力机机械模型 |
| 3.6 并网双馈风力机电气模型 |
| 3.7 传动链模型 |
| 3.8 变桨距控制 |
| 3.9 算例仿真 |
| 3.9.1 风速仿真 |
| 3.9.2 风力机叶片结构模型验证 |
| 3.9.3 电气动态对机械振动的影响 |
| 3.10 本章小结 |
| 第4章 基于最小最大LQG控制的叶片振动控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 基于主动拉索的叶片振动主动控制工作介绍 |
| 4.1.2 最小最大LQG理论应用在悬臂梁工作介绍 |
| 4.2 标准最小最大LQG控制 |
| 4.3 单叶片的不确定模型表述Ⅰ |
| 4.3.1 溢出动态 |
| 4.3.2 数值仿真 |
| 4.4 单叶片不确定模型表述Ⅱ |
| 4.4.1 溢出动态 |
| 4.4.2 参数不确定 |
| 4.4.3 最小最大LQG控制设计 |
| 4.4.4 数值仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于分散最小最大LQG控制的风力机振动控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分散最小最大LQG控制 |
| 5.3 分散输出反馈控制 |
| 5.4 数值算例:风力机结构控制 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 利用TMD实现叶片分散控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 状态反馈控制 |
| 6.3 具有结构信息约束的静态输出反馈控制 |
| 6.4 算例分析:风力机主动结构控制-分散控制方式 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论和创新点 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A |
| 附录B |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）新型半主动控制隔震体系理论与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.1.1 建筑结构隔震技术发展现状 |
| 1.2 新型结构振动控制技术研究综述 |
| 1.2.1 主动控制与半主动控制技术 |
| 1.2.2 基于新型振动控制技术的智能隔震体系 |
| 1.2.3 智能隔震体系的控制装置 |
| 1.2.4 智能隔震体系的控制算法 |
| 1.2.5 研究现状小结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 摩擦力可调型摩擦摆隔震支座理论分析及试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 TFPS构造设计 |
| 2.3 TFPS理论滞回模型 |
| 2.3.1 双曲面形式TFPS理论滞回模型 |
| 2.3.2 单曲面形式TFPS理论滞回模型 |
| 2.4 TFPS试件设计 |
| 2.4.1 TFPS试件尺寸设计 |
| 2.4.2 TFPS试件摩擦材料选取 |
| 2.5 TFPS试验准备 |
| 2.5.1 试验装置 |
| 2.5.2 加载方案 |
| 2.6 试验结果及分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于TFPS支座的半主动控制隔震系统设计与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于TFPS的半主动控制隔震系统设计 |
| 3.2.1 控制流程设计 |
| 3.2.2 状态空间模型 |
| 3.2.3 常见控制算法 |
| 3.2.4 半主动控制策略 |
| 3.2.5 TFPS逆模型 |
| 3.2.6 TFPS动态滞回模型 |
| 3.2.7 控制性能指标 |
| 3.3 算例分析 |
| 3.3.1 结构模型 |
| 3.3.2 地震波选取 |
| 3.3.3 控制策略 |
| 3.3.4 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 最优化模型参考自适应控制(OMRAC)算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 最优化模型参考自适应控制算法设计及证明 |
| 4.2.1 模型参考自适应控制(MRAC)简介 |
| 4.2.2 现有结构振动控制中的模型参考自适应控制 |
| 4.2.3 最优化模型参考自适应控制(OMRAC)算法原理 |
| 4.2.4 最优化模型参考自适应控制(OMRAC)算法设计及证明 |
| 4.3 基于TFPS支座和OMRAC算法的半主动控制隔震系统设计 |
| 4.3.1 控制流程设计 |
| 4.3.2 状态空间模型 |
| 4.3.3 OMRAC控制算法设计 |
| 4.3.4 半主动控制策略 |
| 4.3.5 TFPS逆模型与滞回模型 |
| 4.4 OMRAC算法参数分析 |
| 4.5 算例分析 |
| 4.5.1 结构模型 |
| 4.5.2 地震波选取 |
| 4.5.3 控制策略 |
| 4.5.4 结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 非线性鲁棒最优控制(ROC)算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性鲁棒最优控制算法设计及证明 |
| 5.2.1 非线性隔震结构模型建立 |
| 5.2.2 鲁棒最优控制算法(ROC)原理 |
| 5.2.3 鲁棒最优控制算法(ROC)设计 |
| 5.2.4 鲁棒最优控制算法(ROC)证明 |
| 5.3 基于TFPS支座和ROC算法的半主动控制隔震系统设计 |
| 5.3.1 控制流程设计 |
| 5.3.2 TFPS支座的非线性行为 |
| 5.3.3 状态空间模型 |
| 5.3.4 ROC控制算法设计 |
| 5.3.5 TFPS的半主动控制策略、逆模型和动态滞回模型 |
| 5.4 ROC算法参数分析 |
| 5.4.1 结构模型 |
| 5.4.2 地震波选取 |
| 5.4.3 控制参数及性能指标选取 |
| 5.4.4 结果分析 |
| 5.5 算例分析 |
| 5.5.1 结构模型 |
| 5.5.2 地震波选取 |
| 5.5.3 控制策略 |
| 5.5.4 结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于旋转激励作动器的结构振动主动控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 结构振动AMD控制研究进展 |
| 1.2.2 结构振动AMD控制应用概况 |
| 1.2.3 欠驱动TORA机械系统 |
| 1.2.4 76层风激振动控制基准结构 |
| 1.3 学位论文的主要研究内容 |
| 2 R-AMD/单自由度结构耦合系统建模 |
| 2.1 直线主动质量阻尼器 |
| 2.2 基于旋转激励作动器的主动质量阻尼器 |
| 2.3 R-AMD/单自由度结构耦合系统数学模型 |
| 2.4 R-AMD的两种控制模式 |
| 2.4.1 旋转控制模式 |
| 2.4.2 摆动控制模式 |
| 2.5 R-AMD/单自由度结构耦合系统反馈线性化分析 |
| 2.5.1 最大反馈线性化 |
| 2.5.2 极点配置反馈控制 |
| 2.5.3 闭环系统稳定性分析 |
| 2.5.4 仿真分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于R-AMD的单自由度结构振动非线性控制 |
| 3.1 基于θ-D逼近的非线性最优控制 |
| 3.1.1 非线性最优控制 |
| 3.1.2 θ-D逼近方法 |
| 3.1.3 微分同胚坐标变换 |
| 3.1.4 控制系统稳定性分析 |
| 3.1.5 控制输入求解 |
| 3.2 基于分层滑模算法的非线性鲁棒控制 |
| 3.2.1 滑模变结构控制基本原理 |
| 3.2.2 分层滑模变结构控制器 |
| 3.2.3 控制系统稳定性分析 |
| 3.3 实物实验 |
| 3.3.1 实验平台搭建 |
| 3.3.2 参数辨识 |
| 3.3.3 非线性最优控制实验分析 |
| 3.3.4 非线性鲁棒控制实验分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于R-AMD的多自由度结构振动分散控制 |
| 4.1 非线性关联系统控制问题 |
| 4.1.1 集中控制 |
| 4.1.2 分散控制 |
| 4.2 基于LQR算法的多自由度结构振动集中控制 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 集中式R-AMD/多自由度结构系统建模 |
| 4.2.3 LQR集中控制器设计 |
| 4.3 基于滑模变结构算法的多自由度结构振动鲁棒分散控制 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 分散式R-AMD/多自由度结构耦合系统建模 |
| 4.3.3 滑模变结构鲁棒分散控制器设计 |
| 4.4 基于动态神经网络的多自由度结构振动自适应分散控制 |
| 4.4.1 神经网络系统辨识 |
| 4.4.2 动态神经网络 |
| 4.4.3 动态神经网络自适应分散控制器设计 |
| 4.5 实物实验 |
| 4.5.1 实验平台搭建 |
| 4.5.2 参数辨识 |
| 4.5.3 自由振动实验 |
| 4.5.4 正弦激励实验 |
| 4.5.5 地震载荷激励实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于R-AMD的高层结构双向风激振动控制 |
| 5.1 系统建模与模型降阶 |
| 5.1.1 基准结构数学模型 |
| 5.1.2 R-AMD/76层基准结构耦合系统建模 |
| 5.1.3 模型降阶 |
| 5.2 基于解耦滑模算法的R-AMD控制系统设计 |
| 5.3 仿真实验 |
| 5.3.1 工况1:X、Y方向同步风载荷激励 |
| 5.3.2 工况2:X、Y方向异步风载荷激励 |
| 5.3.3 与Yang提出的sample AMD比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、基于鲁棒线性二次算法的结构振动主动控制（论文参考文献）
- [1]空间变负载磁浮隔振系统建模及主动抑振控制研究[D]. 龚肇沛. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]基于模型辨识的大型空间结构振动控制[D]. 胡明明. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]管路系统的分数阶减振降噪研究及故障分析[D]. 李秋影. 沈阳理工大学, 2021(01)
- [4]电磁主动隔振系统建模与控制方法研究[D]. 张磊. 武汉大学, 2020(03)
- [5]基于并联机构及磁流变阻尼器的多维隔振系统振动和馈能特性研究[D]. 高翔. 山东大学, 2020
- [6]压电智能柔性结构振动主动控制研究[D]. 康建云. 厦门大学, 2019(09)
- [7]基于电磁力的转子周期性振动主动抑制方法研究[D]. 代佳宝. 北京化工大学, 2019(06)
- [8]基于鲁棒控制的风力机叶片振动控制研究[D]. 丛聪. 华北电力大学(北京), 2019(01)
- [9]新型半主动控制隔震体系理论与应用研究[D]. 张东彬. 清华大学, 2019(02)
- [10]基于旋转激励作动器的结构振动主动控制[D]. 张宇. 大连理工大学, 2019(01)