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基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

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华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第3期40卷 72-75,80页

作者：马天兵杜菲安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室江苏南京210016

为了解决最小控制综合(MCS)算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器(LQR)在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS(改进的最小控制综合)算法的新策略,并通过波波... 详细信息

为了解决最小控制综合(MCS)算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器(LQR)在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS(改进的最小控制综合)算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明:该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.

关键词：壁板振动最小控制综合压电片随机谐波线性二次调节器

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温度变化对受静电力作用微圆板的影响分析

工程力学 2015年第2期32卷 20-30页

作者：曹天捷中国民航大学机场学院天津300300

以考虑温度效应时,受静电力作用的微圆板静力弯曲变形微分方程为基础,该文首先针对轴对称问题的特点,利用级数展开和求极限法则,对圆板静力弯曲变形微分方程进行了改进。改进后的微分方程消除了圆心处的奇异性。其次,利用改进后的圆板... 详细信息

以考虑温度效应时,受静电力作用的微圆板静力弯曲变形微分方程为基础,该文首先针对轴对称问题的特点,利用级数展开和求极限法则,对圆板静力弯曲变形微分方程进行了改进。改进后的微分方程消除了圆心处的奇异性。其次,利用改进后的圆板静力变形弯曲微分方程,对周边固支圆板受静电力和温度变化作用下的受力变形进行分析。分析过程分为3个阶段:正常模式、过渡模式和接触模式。在数值求解圆板弯曲变形微分方程时,主要将非线性微分方程的求解化成迭代求解两个未知量的问题,一个未知量是形成静电场力的电压,而另一个未知量是圆板的一个边界条件。在实例中,给出了部分计算结果,包括:温度变化对不同阶段圆板受力变形的影响,温度变化对吸合电压的影响,以及不同温度变化下,圆板的几何尺寸对吸合电压的影响,从而可以更好地了解温度变化的作用和影响。

关键词：微圆板温度变化静电力吸合电压数值解

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悬臂梁式微机电开关中信号线的位置设计研究

机械强度 2013年第2期35卷 168-173页

作者：曹天捷中国民航大学机场学院天津300300

建立交直流分离悬臂梁式MEMS(micro-electro-mechanical systems)开关的四阶段分析模型,利用该模型对交直流分离悬臂梁式MEMS开关进行分析发现,信号线的位置不仅对信号线和膜间的电容有影响,而且信号线的位置直接影响交直流分离MEMS开... 详细信息

建立交直流分离悬臂梁式MEMS(micro-electro-mechanical systems)开关的四阶段分析模型,利用该模型对交直流分离悬臂梁式MEMS开关进行分析发现,信号线的位置不仅对信号线和膜间的电容有影响,而且信号线的位置直接影响交直流分离MEMS开关是否可以在稳定的电压下正常工作。悬臂梁的变形一旦进入到第四阶段,驱动电压和电容都将会不可控地下降,从而使MEMS开关不能正常工作。针对交直流分离悬臂梁式MEMS开关可能会出现的驱动电压和电容比同时下降的问题,提出一种确定不进入第四阶段的信号线位置——临界信号线位置的方法。该方法的原理是信号线的位置恰好使最大驱动电压等于最大电容比所对应的电压。实例计算驱动电极位置与信号线临界位置间的关系曲线、驱动电极位置与峰值电压间的关系曲线以及驱动电极位置与所能达到的最大电容比间的关系曲线。

关键词：交直流分离微机电开关信号线悬臂梁

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轴对称圆薄板大挠度微分方程的数值分析方法

应用力学学报 2016年第3期33卷 427-433,546页

作者：曹天捷中国民航大学机场学院天津300300

根据轴对称问题的特点,利用级数展开和求极限法则,证明了轴对称大挠度圆薄板在圆心处应满足的边界条件,并以圆薄板轴对称大挠度弯曲变形微分方程为基础,建立了圆心处非奇异的轴对称大挠度圆板弯曲微分方程,从而可以方便地利用现有的常... 详细信息

根据轴对称问题的特点,利用级数展开和求极限法则,证明了轴对称大挠度圆薄板在圆心处应满足的边界条件,并以圆薄板轴对称大挠度弯曲变形微分方程为基础,建立了圆心处非奇异的轴对称大挠度圆板弯曲微分方程,从而可以方便地利用现有的常微分方程数值求解方法(如变步长龙格-库塔法)对实心圆板的轴对称问题进行数值求解,又不必像摄动法那样推导复杂的公式。在数值求解轴对称圆板大挠度弯曲变形微分方程时,将非线性微分方程的求解主要归结为迭代求解圆心处三个未知边界条件的问题,即圆心处的径向膜力、圆心处的挠度、圆心处挠度的二阶导数,并提出了相应的求解方法。实例中,对于圆薄板受均布横向荷载的问题,分析了周边固支边界条件下的非线性弯曲问题,给出了中心挠度参数大范围变化时的荷载和部分边界值变化曲线,并与经典摄动解进行了对比。对比结果可见,本文方法和摄动法的解非常接近,在量纲归一化中心挠度不超过4.0时,两种方法解的相对误差均小于5.0%。另外,本文还分析了与挠度有关的液体压力作用下和集中荷载作用下周边固支圆板的非线性弯曲问题。通过算例可见:本文方法可以灵活处理不同的荷载问题;对于不同的问题,计算过程相似,不必推导复杂的计算公式,计算精度容易控制。

关键词： von Kármán方程大挠度圆板数值解三重二分法膜力

应用光照模型的交通车辆识别定位的高分辨率遥感方法

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测绘学报 2015年第1期44卷 39-45页

作者：曹天扬申莉北京遥感设备研究所北京100039 北京航天福道高技术股份有限公司北京100195

针对识别和定位路面上每辆汽车这一交通遥感图像处理的核心环节,提出一种解决方法。应用光照模型推导出路面、车辆(深浅两类)、汽车阴影在全色遥感影像中的亮度差异与亮度变化特征。以亮度差异为基础建立了能够将车辆区域从路面遥感图... 详细信息

针对识别和定位路面上每辆汽车这一交通遥感图像处理的核心环节,提出一种解决方法。应用光照模型推导出路面、车辆(深浅两类)、汽车阴影在全色遥感影像中的亮度差异与亮度变化特征。以亮度差异为基础建立了能够将车辆区域从路面遥感图像中分割出来的图层分离算法。针对密集行驶的汽车因阴影相互覆盖而容易被误识别为一辆大型车的问题以及浅色车因深色车窗造成的识别结果割裂问题,利用亮度变化特征以及阴影、车窗与汽车的位置关系设计了车辆区域内的阴影和车窗干扰消除算法,通过闭运算实现了遥感图像中的汽车识别与定位。选用10幅交通遥感图像进行了测试,对浅色车的识别率大于92%,对深色车的识别率大于87%。

关键词：交通遥感信息处理车辆识别定位 Phong光照模型阴影滤除车窗干扰

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基于饱和补偿控制器的壁板结构振动控制

振动与冲击 2014年第6期33卷 86-89页

作者：马天兵杜菲安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

引人具有良好非线性控制能力的EMCS(Extended Minimal Control Synthesis)算法进行壁板结构振动控制。为解决控制器输出饱和问题,基于波波夫准则设计含有饱和补偿控制器的SCMCS(Saturation Compensator Minimal Control Synthesis)控制... 详细信息

引人具有良好非线性控制能力的EMCS(Extended Minimal Control Synthesis)算法进行壁板结构振动控制。为解决控制器输出饱和问题,基于波波夫准则设计含有饱和补偿控制器的SCMCS(Saturation Compensator Minimal Control Synthesis)控制策略,并进行稳定性证明。仿真及实验结果表明,该方法在多模态正弦复合随机扰动下,较EMCS算法鲁棒稳定性更好,尤其由积分器与sign函数引起的EMCS算法控制器输出饱和现象得到有效抑制。

关键词：饱和补偿振动控制壁板最小综合控制