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磁流变智能镗杆的切削颤振抑制机理研究

浙江大学学报（工学版） 2008年第6期42卷 1005-1009页

作者：孔天荣梅德庆陈子辰浙江大学机械与能源工程学院浙江杭州310027

针对深孔镗削过程中的颤振问题,提出了一种基于磁流变液的智能镗杆构件,并根据深孔镗削颤振的特点建立了磁流变智能镗杆切削系统的动力学模型.结合该模型对镗削系统的稳定性进行了分析,发现当通过调节磁场强度使系统刚度或阻尼增大时,... 详细信息

针对深孔镗削过程中的颤振问题,提出了一种基于磁流变液的智能镗杆构件,并根据深孔镗削颤振的特点建立了磁流变智能镗杆切削系统的动力学模型.结合该模型对镗削系统的稳定性进行了分析,发现当通过调节磁场强度使系统刚度或阻尼增大时,切削系统的稳定性将明显提高,同时对系统固有频率与稳定性的关系也进行了分析,发现随着系统固有频率的减小或增大,系统稳定性极限叶瓣曲线将向左或向右平移,其条件稳定区域也将随之发生改变.当系统不稳定时,只要适当改变系统固有频率,就可以使切削系统处于稳定区域内.为了验证抑振机理,对磁流变智能镗杆系统进行了切削颤振控制实验研究,结果表明,通过控制切削系统的固有频率在一定的范围内封闭型变化,可以有效地抑制镗削过程中颤振的发生.

关键词：深孔镗削颤振抑制磁流变液智能镗杆稳定性

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基于拓扑优化技术的升力面结构颤振抑制设计

工程力学 2015年第1期32卷 241-246,256页

作者：侯政刘仙名吴炜何辉中国空空导弹研究院总体部河南洛阳471009

导弹在高速飞行的过程中,会出现升力面颤振问题,可在短时间内导致导弹结构破坏甚至解体。为了改善升力面颤振特性,并让设计过程更加科学和高效,结合拓扑优化技术,开发了相应的优化程序应用于导弹升力面结构颤振抑制设计,获得比原始设计... 详细信息

导弹在高速飞行的过程中,会出现升力面颤振问题,可在短时间内导致导弹结构破坏甚至解体。为了改善升力面颤振特性,并让设计过程更加科学和高效,结合拓扑优化技术,开发了相应的优化程序应用于导弹升力面结构颤振抑制设计,获得比原始设计方案拥有更大颤振临界速度的升力面结构。所设计的方法具有如下优点:相比传统的配重等方法,从拓扑优化的新思路高效、准确地获得新构型;将拓扑优化的前沿技术应用到改善飞行器升力面颤振特性的实际工程问题上;将颤振这种复杂的流固耦合问题从结构动力学问题逐步简化为静力学模型,用拓扑优化方法解决。

关键词：升力面颤振抑制拓扑优化简化模型模态分析

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基于压电作动与鲁棒控制的弯-剪耦合叶片挥舞失速颤振抑制

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振动与冲击 2017年第18期36卷 265-272页

作者：刘廷瑞吴鸿才山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

针对风力机叶片的挥舞断裂失效,阐述压电作动与鲁棒控制下的挥舞/横向剪切(弯-剪)耦合叶片失速颤振及主动控制过程;结构模型是在复合材料基体中嵌入压电材料的薄壁单闭室叶型截面,气动力是适合于纯变桨运动的失速气动力模型。基于Galer... 详细信息

针对风力机叶片的挥舞断裂失效,阐述压电作动与鲁棒控制下的挥舞/横向剪切(弯-剪)耦合叶片失速颤振及主动控制过程;结构模型是在复合材料基体中嵌入压电材料的薄壁单闭室叶型截面,气动力是适合于纯变桨运动的失速气动力模型。基于Galerkin方法进行解耦处理,气动力沿叶片展长计算采用片条理论;基于压电反馈作动理论和三权值混合灵敏度H_∞鲁棒控制,研究基于时域响应的稳定性分析和失速颤振抑制方法;压电反馈基于结构裁剪技术,反馈为叶尖挥舞弯曲运动。三权值鲁棒控制通过第三权值在噪声衰减中,制约输出信号大小,迫使其稳定;通过大范围变化的变桨角和铺层角条件下的特征值分析及相平面分析,验证了三权值混合灵敏度H_∞鲁棒控制不失一般性。

关键词：挥舞/横向剪切耦合失速颤振压电作动颤振抑制三权值混合灵敏度H_∞控制

基于增量耦合预测控制的风电叶片打磨机械臂末端颤振抑制研究

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振动与冲击 2020年第5期39卷 235-243页

作者：戴士杰成俊张慧博王小军河北工业大学机械工程学院天津300130 河北省机器人感知与人机融合重点实验室天津300130

针对风电叶片打磨过程中,末端执行器与叶片表面发生刚性接触而引起末端执行器切向颤振问题,提出一种基于力反馈与加速度前馈复合结构的末端执行器增量耦合预测控制方法。在末端执行器柔性驱动单元数学建模的基础上,基于增量耦合动态矩... 详细信息

针对风电叶片打磨过程中,末端执行器与叶片表面发生刚性接触而引起末端执行器切向颤振问题,提出一种基于力反馈与加速度前馈复合结构的末端执行器增量耦合预测控制方法。在末端执行器柔性驱动单元数学建模的基础上,基于增量耦合动态矩阵预测控制算法对复合PID控制策略进行改进,将不可控但可预知输入加速度作为磨削轴向力预测序列的一部分。同时,在有限时域内采用二次型性能指标最小化的方式对控制目标进行滚动优化,以确保末端执行器与风电叶片表面柔顺接触。仿真及实验结果表明,此方法可以快速地实现末端执行器的切向颤振抑制,并能最大限度地减小因控制时滞、环境时变、模型失配等带来的误差。

关键词：颤振抑制增量耦合动态矩阵预测控制复合PID控制

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配重位置对全动舵面颤振抑制效果研究

应用力学学报 2016年第2期33卷 268-272,372页

作者：史晓鸣梅睿张晓宏穆希鹏江玉刚上海机电工程研究所上海201109

为了研究配重位置对舵面颤振特性的影响,用有限元方法分析了舵面模态,用当地流活塞理论计算非定常气动力,应用Lagrange方程,建立基于模态坐标的颤振运动方程。研究表明:不同位置配重导致不同的颤振边界,放置于前缘与尖弦交点对提高临界... 详细信息

为了研究配重位置对舵面颤振特性的影响,用有限元方法分析了舵面模态,用当地流活塞理论计算非定常气动力,应用Lagrange方程,建立基于模态坐标的颤振运动方程。研究表明:不同位置配重导致不同的颤振边界,放置于前缘与尖弦交点对提高临界动压效果最为明显;在工程设计中,不能简单的以质心前移或者增大扭转-弯曲频率比来指导全动舵面的颤振抑制设计,在前缘与根弦交点附近处加配重使得质心前移,甚至会使临界动压下降;配重通过削弱振型的耦合程度来抑制颤振,配重位置应尽量取在前缘与尖弦交点附近,使得弯、扭振型耦合程度削弱。

关键词：颤振抑制配重舵面振型当地流活塞理论

一种机器人铣削颤振抑制用磁流变弹性体吸振器的设计与试验研究

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振动工程学报 2024年

作者：刘鹏李波赵威崔光裕田威廖文和南京航空航天大学机电学院航空宇航制造工程系上海宇航系统工程研究所

为了解决工业机器人铣削加工过程中的低频颤振问题，设计了一种用于抑制机器人铣削加工振动的磁流变弹性体（Magnetorheological Elastomer,MRE）吸振器。利用MRE特有的流变特性，研究了不同质量配比的MRE磁流变效应，通过理论计算和数... 详细信息

为了解决工业机器人铣削加工过程中的低频颤振问题，设计了一种用于抑制机器人铣削加工振动的磁流变弹性体（Magnetorheological Elastomer,MRE）吸振器。利用MRE特有的流变特性，研究了不同质量配比的MRE磁流变效应，通过理论计算和数值仿真确定了吸振器内部的线圈匝数及所通电流大小。通过模态仿真和振动台扫频激励试验发现，设计的MRE吸振器具有1 7.35～45.21 Hz范围内的移频特性。建立了吸振器固有频率-电流映射关系，在KUKA KR500机器人铣削加工过程中进行了试验验证。结果表明，在低转速加工条件下机器人容易在其低阶固有频率处发生颤振，通过MRE吸振器实现了机器人的颤振抑制。相对于不加吸振器的工况，通电调频后机器人主轴X方向上的振动加速度峰峰值降低了70.7%，均方根值降低了64.7%;Y方向峰峰值降低了54.7%，均方根值降低了49.9%。此外，铣削工件的表面加工质量也有明显改善。

关键词：工业机器人 MRE吸振器机器人铣削加工颤振抑制

基于滑模控制和舵轴驱动的多间隙折叠舵颤振抑制方法

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北京航空航天大学学报 2023年

作者：任浩源程涛张程蔡毅鹏刘飞张炜群中国运载火箭技术研究院

高速飞行器折叠舵因连接结构存在间隙，在飞行过程中易出现非线性动力学行为，气动弹性主动抑制技术是重要的解决方案。由于全动折叠舵只有内舵的舵轴转动位移是输入参数，本文基于滑模控制网络，提出了通过控制舵轴转动来实现多间隙折... 详细信息

高速飞行器折叠舵因连接结构存在间隙，在飞行过程中易出现非线性动力学行为，气动弹性主动抑制技术是重要的解决方案。由于全动折叠舵只有内舵的舵轴转动位移是输入参数，本文基于滑模控制网络，提出了通过控制舵轴转动来实现多间隙折叠舵颤振主动抑制的新方法。首先基于三维折叠舵模型和活塞理论非定常气动力计算方法，采用线性弹簧模型描述内/外舵折叠机构连接刚度，推导了四自由度折叠舵动力学模型，阐述了舵轴驱动对线性折叠舵系统颤振抑制的可行性和控制机理；进一步将折叠机构连接刚度模型改为间隙非线性弹簧，分析了多间隙非线性折叠舵气动弹性响应行为和滑模控制的颤振抑制效果。研究结果表明：对于所分析的折叠舵系统，沉浮间隙和扑动间隙有利于提高颤振速度，而俯仰间隙将降低颤振速度；采用滑模控制方法能够有效提高线性和间隙非线性折叠舵面的颤振速度。本文研究方法和结果为新型折叠舵系统的设计和气动弹性控制提供了一种工程化解决思路。

关键词：折叠舵间隙气动弹性滑模控制颤振抑制非线性振动

基于H_∞/H_2方法的弹性飞行器颤振抑制系统设计

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飞行力学 2017年第6期35卷 39-43页

作者：宋科璞罗健晖张翔伦西北工业大学自动化学院陕西西安710072 西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室陕西西安710065

在考虑机翼弹性的情况下,研究大展弦比高空长航时飞行器的主动控制技术,以达到颤振抑制的效果。为了解决飞行器模型阶数过高难以进行控制律设计的问题,采用改进的平衡截断方法对模型进行降阶处理。同时针对机翼弹性所带来的严重气动弹... 详细信息

在考虑机翼弹性的情况下,研究大展弦比高空长航时飞行器的主动控制技术,以达到颤振抑制的效果。为了解决飞行器模型阶数过高难以进行控制律设计的问题,采用改进的平衡截断方法对模型进行降阶处理。同时针对机翼弹性所带来的严重气动弹性问题,基于静态输出反馈H_∞/H_2控制方法对降阶后的模型设计了颤振抑制控制律。仿真结果表明,飞行器在海平面高度下的颤振临界马赫数提高了128%,说明H_∞/H_2控制器起到了很好的主动控制效果。

关键词：弹性飞行器主动控制颤振抑制 H∞/H2控制静态输出反馈

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基于气动力控制的颤振抑制分析研究

飞行力学 2009年第4期27卷 14-17页

作者：王存仁赵经成吴文海海军航空工程学院青岛分院山东青岛266041

气动能量法在颤振主动抑制领域中的应用日趋广泛。在气动能量法的基础上,针对某型飞机,利用已有的控制面设计了颤振抑制的最优控制律,并通过一种新的计算方法寻优得到最优控制律。为验证该控制律的有效性,同时计算了无控和有控两种情况... 详细信息

气动能量法在颤振主动抑制领域中的应用日趋广泛。在气动能量法的基础上,针对某型飞机,利用已有的控制面设计了颤振抑制的最优控制律,并通过一种新的计算方法寻优得到最优控制律。为验证该控制律的有效性,同时计算了无控和有控两种情况下的颤振临界速度。计算结果表明,该控制律可使某机的颤振临界速度提高10.4%。

关键词：气动力控制颤振抑制最优控制律临界速度