基于多回路扩张状态观测的加筋壁板结构多模态振动控制

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作者 李生权 裘进浩 季宏丽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第14期27-32,84,共7页

针对加筋壁板结构的多模态主动振动控制中存在输出叠加和控制输入耦合的问题,结合多回路线性扩张状态观测器(multi-LESO)和线性PD反馈控制律,设计一种不依赖结构数学模型的多模态线性自抗扰复合振动主动控制策略。首先,将其它模态的输... 针对加筋壁板结构的多模态主动振动控制中存在输出叠加和控制输入耦合的问题,结合多回路线性扩张状态观测器(multi-LESO)和线性PD反馈控制律,设计一种不依赖结构数学模型的多模态线性自抗扰复合振动主动控制策略。首先,将其它模态的输出叠加和控制输入耦合看成是广义干扰,每个独立回路的线性扩张状态观测器能够估计出这种广义干扰,再通过前馈补偿的方式抵消这种影响;然后分别独立设计每个独立模态的线性PD控制器。最后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了四面固支压电加筋壁板结构的主动振动控制试验平台,进行了几种激励情况下的多模态线性自抗扰振动控制实验。结果表明,提出的方法不仅能够有效的抑制加筋壁板结构由于前两阶共振频率引起的振动,而且具有良好的抑制不确定因素引起的整个结构波动的能力。 展开更多

关键词 加筋壁板结构 多模态主动振动控制 线性自抗扰控制器 多回路扩张状态观测器 压电元件

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某大跨度连体结构舒适度多模态TMD振动控制设计 被引量：3

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作者 周定松 邓开国 +1 位作者 郑挺 黄炜 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2020年第19期112-116,128,共6页

某办公楼建筑立面凯旋门造型采用大跨度连体结构,跨度为43.5m。该连体竖向自振特性具有多阶竖向自振频率低、频率分布密集、阻尼比小等特点,因人群活动引起的竖向振动加速度过大导致舒适度问题,设计采用TMD振动控制减小人致振动加速度... 某办公楼建筑立面凯旋门造型采用大跨度连体结构,跨度为43.5m。该连体竖向自振特性具有多阶竖向自振频率低、频率分布密集、阻尼比小等特点,因人群活动引起的竖向振动加速度过大导致舒适度问题,设计采用TMD振动控制减小人致振动加速度从而改善结构舒适度。根据本项目的实践,总结了一套完整的大跨度连体结构楼盖舒适度TMD振动控制设计方法。根据结构的模态形状特点、人群的活动空间分布情况及舒适度验算结果确定需要控制的频率;按等效单自由度体系确定对应模态TMD最优参数,并考虑多模态振动控制,可进一步将单个质量较大的TMD分解为多个MTMD,以改善控制效果;在分析模型相应位置处加入TMD,采用快速非线性分析法(FNA法)进行时程分析以验证TMD振动控制效果。计算结果表明:采用TMD控制结构加速度可显著改善大跨度楼盖结构的舒适性,是一种经济、实用的方法;对于频率密集型的大跨度楼盖结构,应控制多模态的振动加速度。 展开更多

关键词 大跨度连体结构 舒适度 TMD振动控制 多模态振动控制

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湍流脉动激励下板结构辐射噪声的多模态压电分流振动控制方法研究 被引量：3

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作者 黎丰 郑智伟 +1 位作者 黄修长 华宏星 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2208-2216,共9页

湍流脉动压力所引起的水动力噪声是高速航行水航行体的主要噪声源。针对湍流脉动压力激励下声纳平台结构的多模态振动控制问题,提出基于负电容压电分流被动控制方法的控制策略。采用四边简支流体加载平板结构模拟平台结构,湍流脉动压力... 湍流脉动压力所引起的水动力噪声是高速航行水航行体的主要噪声源。针对湍流脉动压力激励下声纳平台结构的多模态振动控制问题,提出基于负电容压电分流被动控制方法的控制策略。采用四边简支流体加载平板结构模拟平台结构,湍流脉动压力模型使用Corcos模型。根据Hamilton变分原理建立流体-平板-多个压电分流电路系统的机电耦合动力学方程,以系统动能功率谱密度和辐射声功率作为评价指标,研究了不同来流速度下系统响应规律及不同压电分流电路的被动控制效果,针对不同控制目标确定了基于负电容-连通电路(CRLC)和负电容-电感-电阻并联电路(RLC)的控制策略。研究表明:负电容压电分流电路对不同来流速度下湍流脉动压力引起的简支板多模态振动有较强的控制效果;针对平板结构振动控制时,不考虑压电片数量限制时RLC电路控制效果较好;针对低频辐射声功率控制时,CRLC可使用单压电片达到控制效果,有效降低了水下航行体的水动力噪声。 展开更多

关键词 湍流边界层 压电分流电路 多模态振动控制 负电容 声呐平台

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Kagome夹心板的多模态压电分流振动控制研究 被引量：1

4

作者 郭空明 徐亚兰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第19期60-65,共6页

针对Kagome夹心板的多模态振动控制问题,提出了一种独立模态压电分流振动控制方法。建立了结构与压电换能器耦合系统的有限元模型,之后详细阐述了Kagome夹心板的独立模态压电分流振动控制策略,并针对自由振动问题提出了一种实用的多分... 针对Kagome夹心板的多模态振动控制问题,提出了一种独立模态压电分流振动控制方法。建立了结构与压电换能器耦合系统的有限元模型,之后详细阐述了Kagome夹心板的独立模态压电分流振动控制策略,并针对自由振动问题提出了一种实用的多分流电路参数优化方法。结果表明,提出的控制方法能显著提高Kagome夹心板结构的阻尼特性,加快自由振动的衰减,同时各压电分流电路之间具有很好的独立性。 展开更多

关键词 KAGOME 夹心板 多模态振动控制 压电分流振动控制 自由振动

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基于压控电荷源和小波变换自适应算法的主-被动压电振动控制 被引量：4

5

作者 马小陆 裘进浩 +1 位作者 季宏丽 李生权 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期22-25,31,共5页

针对压电被动振动方法中电路参数环境适应能力差、电路复杂和压电主动振动方法需要较高的输入功率问题,提出了一种基于压控电荷源和小波变换自适应算法的振动主-被动控制策略。首先,针对压电片等效电路的特点,设计了压控电荷源电路,并... 针对压电被动振动方法中电路参数环境适应能力差、电路复杂和压电主动振动方法需要较高的输入功率问题,提出了一种基于压控电荷源和小波变换自适应算法的振动主-被动控制策略。首先,针对压电片等效电路的特点,设计了压控电荷源电路,并阐述了主-被控制方法的控制原理;对于压控电荷源的控制电压,引入了小波变换自适应算法,提高了系统的自适应能力。最后,基于dSPACE实时仿真系统,利用模拟电路和压电元件,设计并建立了四边固支的压电合金板的主-被动振动控制实验平台,对提出的方法进行了正弦和白噪声激励下的振动控制实验研究。结果表明,提出的方法能够有效的抑制压电合金板结构由于正弦激励引起的单模态和多模态振动,且能有效抑制白噪声激励引起的随机振动。 展开更多

关键词 板结构 多模态振动控制 主-被动控制 压电元件 小波

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具有区域极点约束的柔性梁鲁棒H_∞振动主动控制 被引量：1

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作者 王永 彭程 《实验力学》 CSCD 北大核心 2007年第2期155-160,共6页

本文基于H∞控制理论研究了传感器和作动器非同位配置情况下,柔性悬臂梁的多模态振动抑制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取加性不确定权函数和性能权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。为了避免H∞控制器... 本文基于H∞控制理论研究了传感器和作动器非同位配置情况下,柔性悬臂梁的多模态振动抑制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取加性不确定权函数和性能权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。为了避免H∞控制器设计过程中产生的零极点对消问题,在求解过程中引入区域极点约束。比较了鲁棒H∞控制器和不考虑高阶未建模动态的非鲁棒H∞控制器的控制效果,实验结果表明,设计的鲁棒H∞控制器能够有效抑制柔性梁的前三阶模态振动,而且不会发生溢出问题。 展开更多

关键词 柔性梁 鲁棒控制 区域极点约束 多模态振动控制 线性矩阵不等式

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负刚度非线性黏滞阻尼器对斜拉索振动控制研究 被引量：4

7

作者 程志鹏 汪志昊 +1 位作者 郜辉 岳方方 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期652-662,共11页

为提升传统被动线性黏滞阻尼器(LVD)对斜拉索的减振效果,本文融合被动负刚度控制技术和非线性黏滞阻尼特征,开展了负刚度非线性黏滞阻尼器(NSNVD)对斜拉索减振增效的研究。基于能量等效线性化方法获得了NSNVD的线性等效力学模型;采用复... 为提升传统被动线性黏滞阻尼器(LVD)对斜拉索的减振效果,本文融合被动负刚度控制技术和非线性黏滞阻尼特征,开展了负刚度非线性黏滞阻尼器(NSNVD)对斜拉索减振增效的研究。基于能量等效线性化方法获得了NSNVD的线性等效力学模型;采用复模态分析获得了斜拉索张紧弦模型的附加模态阻尼比的近似解和迭代解,并分别与考虑或忽略斜拉索垂度和抗弯刚度的数值仿真解进行对比,验证了能量等效线性化方法对NSNVD斜拉索减振系统的适用性;基于考虑斜拉索垂度和抗弯刚度的仿真解分别开展了NSNVD对斜拉索单模态减振效果参数分析和多模态减振效果优化研究,获得了NSNVD负刚度系数和黏滞阻尼指数对斜拉索单模态和多模态减振效果的影响规律。研究结果表明:NSNVD的被动负刚度效应显著提升了斜拉索单模态减振效果,负刚度效应和非线性黏滞阻尼特征均有助于提升斜拉索多模态减振效果;与非线性黏滞阻尼器(NVD)和负刚度线性黏滞阻尼器(NSLVD)相比,NSNVD对斜拉索具有更好的减振效果。 展开更多

关键词 斜拉索 被动负刚度 非线性黏滞阻尼器 多模态振动控制 模态阻尼比

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板结构多模态动力吸振设计方法

8

作者 彭磊 邓子伟 +2 位作者 刘鹏 孙启航 张保成 《中国海洋平台》 2024年第1期1-8,16,共9页

针对海洋平台动力吸振研究中存在的多模态耦合振动吸振效果差的问题,研究抑制平台板结构振动的动力吸振器的设计方法。以薄板为具体研究对象,建立薄板与动力吸振器的数学模型,分析动力吸振器质量比的选择问题,讨论在离散模态和密集模态... 针对海洋平台动力吸振研究中存在的多模态耦合振动吸振效果差的问题,研究抑制平台板结构振动的动力吸振器的设计方法。以薄板为具体研究对象,建立薄板与动力吸振器的数学模型,分析动力吸振器质量比的选择问题,讨论在离散模态和密集模态两种情况下动力吸振器的最佳安装位置,给出动力吸振器阻尼比和频率比的优化设计公式。在上述研究基础上,总结平台板结构动力吸振方法。以一个舱室仿真模型为应用对象,对参与舱壁振动的5阶模态进行振动控制,减振效果最高为92.2%。对动力吸振器进行补正设计后,针对第一、第五阶模态的减振效果分别提升0.9个百分点和6.1个百分点。上述结果验证了平台板结构动力吸振方法的有效性,该方法对海洋平台的振动防护具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 海洋平台 板结构 动力吸振器 多模态振动控制

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半主动碰撞耗能装置减震性能分析及优化设计研究

9

作者 鲁正 张家伟 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第1期74-84,共11页

文中提出了一种具有碰撞出力时机可控的半主动碰撞耗能装置(semi-active impact damper,SAID),旨在控制地震激励下土木工程结构的多模态振动,SAID无需额外的控制元件,依靠其碰撞作动力干预结构振幅的积累实现振动控制。根据SAID力学模... 文中提出了一种具有碰撞出力时机可控的半主动碰撞耗能装置(semi-active impact damper,SAID),旨在控制地震激励下土木工程结构的多模态振动,SAID无需额外的控制元件,依靠其碰撞作动力干预结构振幅的积累实现振动控制。根据SAID力学模型和对应半主动控制策略提出了一种碰撞净距可调的装置构造,并开展了振动台试验,探究了SAID系统在5层框架结构的减震效果。研究表明,SAID系统可以有效减小结构顶层加速度和结构层间位移,依据时频能量分析可以发现SAID能够在可控碰撞中将结构的振动能量由低阶模态向高阶模态转移,从而快速耗散能量,并有效限制主导模态所引起的结构反应。本研究进一步提出了SAID系统的优化方案增强型半主动碰撞耗能装置(enhanced semi-active impact damper,ESAID)系统,以减少冲击引起的加速度突变的负面影响,同时提高SAID系统的减震性能。 展开更多

关键词 半主动碰撞耗能装置 多模态振动控制 时频能量分析 碰撞耗能装置 半主动控制

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柔性梁降阶H_∞控制实验研究 被引量：3

10

作者 彭程 王永 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期64-67,共4页

研究了压电传感器、作动器非同位配置情况下柔性悬臂梁的降阶H∞振动控制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。采用CCL(Cone Complementarity Lin-earization)算法设计降阶... 研究了压电传感器、作动器非同位配置情况下柔性悬臂梁的降阶H∞振动控制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。采用CCL(Cone Complementarity Lin-earization)算法设计降阶H∞控制器。比较了全阶H∞控制器和降阶H∞控制器的控制效果,实验结果表明,设计的降阶H∞控制器能够有效抑制柔性梁的前三阶模态振动,而且不会产生溢出问题。 展开更多

关键词 柔性梁 多模态振动控制 降阶H∞控制 线性矩阵不等式 CCL算法

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黏性剪切阻尼器性能频率依存性对斜拉索多模态阻尼影响研究 被引量：2

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作者 孙利民 孙浚杰 陈林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期124-132,共9页

斜拉索振动是危害缆索桥梁安全性和适用性的一个工程难题,实际中常采用附加阻尼器的方法实现减振。在拉索-阻尼器系统分析中,多将阻尼器系数考虑为常数;现有理论和试验表明,阻尼器动力特性包括刚度和阻尼系数存在明显的频率依存性,相关... 斜拉索振动是危害缆索桥梁安全性和适用性的一个工程难题,实际中常采用附加阻尼器的方法实现减振。在拉索-阻尼器系统分析中,多将阻尼器系数考虑为常数;现有理论和试验表明,阻尼器动力特性包括刚度和阻尼系数存在明显的频率依存性,相关研究尚缺乏。并且,拉索随着长度的增大,基频降低,分析和设计中更需要考虑索的多模态(多频率)阻尼。因此,研究索阻尼器性能的频率依存性对索多模态阻尼效果的影响。研究选取工程中广泛应用的黏性剪切阻尼器(viscous shear damper,VSD)。首先,开展阻尼器单体试验研究,结果表明在固定位移幅值情况下,随着振动频率的增大,阻尼器的阻尼系数变小而刚度系数增大,系数与频率之间近似呈现指数函数的关系;进一步,采用小垂度拉索附加带刚度阻尼器模型,分析索-阻尼器系统的动力特性,讨论阻尼器性能频率依存性对索多模态阻尼效果的影响;最后,通过实索动力测试得到阻尼器对索多阶模态阻尼效果,与理论分析结果吻合。试验结果表明,实际阻尼器的设计需要考虑阻尼器性能的频率依存性,结合阻尼器单体试验和索-阻尼器系统理论分析是一种精确和实用的方法。 展开更多

关键词 拉索振动 多模态振动控制 黏性剪切阻尼器(VSD) 频率依存性 复模态分析 试验研究

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黏滞阻尼器联合负刚度对斜拉索减振控制的增效研究 被引量：3

12

作者 郜辉 王浩 +2 位作者 汪志昊 张寒 倪有豪 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期255-263,共9页

阻尼器的负刚度特性有助于提升其对斜拉索的减振效果,为探究负刚度装置(NS)对黏滞阻尼器(VD)应用于斜拉索减振控制的增效作用,开展了VD联合NS对斜拉索减振控制的增效研究。采用复模态分析方法获得了斜拉索-VD-NS耦合系统的特征方程,并... 阻尼器的负刚度特性有助于提升其对斜拉索的减振效果,为探究负刚度装置(NS)对黏滞阻尼器(VD)应用于斜拉索减振控制的增效作用,开展了VD联合NS对斜拉索减振控制的增效研究。采用复模态分析方法获得了斜拉索-VD-NS耦合系统的特征方程,并进一步推导了斜拉索附加模态阻尼比的近似解;分析了NS的负刚度系数和安装高度对斜拉索模态阻尼比和振动频率的影响;基于输出反馈的LQR控制,获得了给定负刚度系数时VD对斜拉索多阶模态减振控制的最优参数,进而研究了负刚度系数和NS安装高度对斜拉索多阶模态振动控制的增效作用。研究结果表明:增加NS的负刚度系数或安装高度均有助于提升VD对斜拉索单阶模态和多阶模态减振效果,同时减小了VD的最优阻尼系数;NS对VD减振性能的提升归功于负刚度系数或NS安装高度的增大对VD位移幅值的放大效应,提升了VD的耗能能力。 展开更多

关键词 黏滞阻尼器 斜拉索 多模态振动控制 负刚度 减振增效

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框架薄壁类结构压电分流阻尼多模态减振试验研究 被引量：1

13

作者 刘亚宁 周嘉明 +2 位作者 董龙雷 刘建 赵建平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期101-109,146,共10页

以四边固支铝合金板(框架薄壁类结构)为研究对象开展了基于压电分流阻尼电路的多模态减振试验研究。首先,开展扫频激励下单压电片单模态减振试验,电路最优参数试验结果与理论计算结果相互吻合,同时发现电路最优参数可在一个区间内取值,... 以四边固支铝合金板(框架薄壁类结构)为研究对象开展了基于压电分流阻尼电路的多模态减振试验研究。首先,开展扫频激励下单压电片单模态减振试验,电路最优参数试验结果与理论计算结果相互吻合,同时发现电路最优参数可在一个区间内取值,而不需要与理论计算值保持绝对一致,表明压电分流阻尼电路具有良好的工程实用性;然后,基于阻塞电路开展了扫频激励下多模态减振试验,通过多个压电片实现了20~2 000 Hz内振动能量下降20.2%的减振效果,同时在一些主要模态频率处峰值控制效果可达63%,试验充分验证了多压电片多模态减振的可行性;最后,在噪声载荷激励下开展了多模态电路减振试验,在20~2 000 Hz内铝合金板三个位置处加速度响应的均方根值分别降低了19.1%,18.2%,15.3%,在648 Hz处峰值分别下降了34.1%,33.3%,31.0%。试验结果表明,多模态电路在实际工程载荷条件下仍然具有一定的减振能力。 展开更多

关键词 压电分流阻尼 多模态振动控制 阻塞电路 噪声激励 薄壁结构

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