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动力学与控制学报 2023年第10期21卷 26-33页

作者：刘丰瑞颜格张晓龙张文明王国鹏上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

具有硬边界的动基座双自由度动力学系统在受到基座周期性激励与随机冲击扰动时,振子与边界碰撞后的强非线性特性导致系统产生复杂的混沌行为.本文基于Soft Actor-Critic强化学习框架,构建了同时实现振动控制与基座运动跟随的智能算法,... 详细信息

具有硬边界的动基座双自由度动力学系统在受到基座周期性激励与随机冲击扰动时,振子与边界碰撞后的强非线性特性导致系统产生复杂的混沌行为.本文基于Soft Actor-Critic强化学习框架,构建了同时实现振动控制与基座运动跟随的智能算法,研究了宽频域范围内含有硬边界约束的动基座双自由度系统的动力学控制效果.通过构建包含相对位移、控制力的复合奖励函数,实现动力学系统精度较高的轨迹跟踪与振动抑制.结果表明,该算法可以实现频率范围跨2个数量级(0.01Hz到1Hz)的有效振动控制,并通过与PID控制方法的比较,展现了该方法在复杂环境中的稳定性与泛化性.

关键词：动力学振动控制强化学习非线性轨迹跟踪

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动力吸振器在花键连接转子系统振动抑制中的应用

动力吸振器在花键连接转子系统振动抑制中的应用

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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：马新星张振果华宏星上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海交通大学振动冲击噪声研究所

针对某花键连接超临界转子通过临界转速时振动过大问题,分别采用双重线性调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)或双重立方刚度非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)对原系统前2阶共振峰进行振动控制。首先利用有限元法建立了花键... 详细信息

针对某花键连接超临界转子通过临界转速时振动过大问题,分别采用双重线性调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)或双重立方刚度非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)对原系统前2阶共振峰进行振动控制。首先利用有限元法建立了花键转子-动力吸振器耦合系统动力学模型,然后通过谐波平衡法求解耦合系统稳态升速幅频响应,对比分析了TMD质量比、阻尼、安装位置及NES立方刚度、阻尼对原系统振动抑制效果,给出了参数影响规律,最后得出优化参数的转子幅频响应曲线。结果表明,在给定参数下,双重TMD或者双重NES均能对原系统前两阶共振峰起到良好的振动抑制作用,1阶抑振率可达60%以上,2阶抑振率为30%左右,但是TMD会使轴系原共振峰处产生2个新的共振峰,而立方刚度NES不仅可以避免这样的弊端,还具有更宽的吸振频带。

关键词：转子动力学谐波平衡法非线性能量阱振动抑制

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滞回阻尼吸振器和粘滞阻尼吸振器的吸振性能比较

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噪声与振动控制 2007年第5期27卷 34-37页

作者：郑福明杜冬冯海军章艺海军驻704所军代表室上海200030 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 中船重工集团公司第704研究所上海200030

针对四种不同阻尼形式的主结构-动力吸振器模型,即(a)主结构滞回阻尼,吸振器滞回阻尼;(b)主结构滞回阻尼,吸振器粘滞阻尼;(c)主结构粘滞阻尼,吸振器滞回阻尼;(d)主结构粘滞阻尼,吸振器粘滞阻尼,详细推导了动力放大系数的表达式,然后采... 详细信息

针对四种不同阻尼形式的主结构-动力吸振器模型,即(a)主结构滞回阻尼,吸振器滞回阻尼;(b)主结构滞回阻尼,吸振器粘滞阻尼;(c)主结构粘滞阻尼,吸振器滞回阻尼;(d)主结构粘滞阻尼,吸振器粘滞阻尼,详细推导了动力放大系数的表达式,然后采用范数优化准则得到了各个模型的最优参数。在最优参数下,比较不同阻尼形式的吸振器对于同样形式阻尼的主结构吸振性能的差异,以及这些差异在不同质量比和不同的主结构阻尼因子下的变化趋势。分析结果表明,滞回阻尼吸振器和粘滞阻尼吸振器在质量比较小或主结构阻尼因子较小的情况下差别较小,但对于共振区的抑振效果,两者还是存在一定的区别。

关键词：吸振器滞回阻尼粘滞阻尼

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基于压电驱动型Stewart平台微振动控制

基于压电驱动型Stewart平台微振动控制

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第十六届全国模态分析与试验学术会议

作者：王超新谢溪凌张志谊上海交通大学振动冲击噪声研究所上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

采用数值仿真和模型实验研究基于压电驱动型立方体Stewart平台的微振动控制效果。在平台运动学分析的基础上,Stewart平台的动力学模型采用子结构频响函数综合方法获得,以考虑平台的固有振动模态。振动控制采用力积分反馈与自适应算法相... 详细信息

采用数值仿真和模型实验研究基于压电驱动型立方体Stewart平台的微振动控制效果。在平台运动学分析的基础上,Stewart平台的动力学模型采用子结构频响函数综合方法获得,以考虑平台的固有振动模态。振动控制采用力积分反馈与自适应算法相结合的方法,控制平台的固有振动和周期振动。通过实验测试平台在5-200Hz范围内的振动控制性能,首先测试压电驱动型支腿的输出一致性,根据实测数据修正雅克比矩阵并确定内环反馈增益,然后应用滤波自适应控制算法实施控制,验证平台的微振动控制效果。实验结果表明,在5-200Hz范围内,压电驱动型Stewart平台,对于周期振动,振幅衰减最大可达30dB,对于随机振动,有效值衰减最大可达10dB。

关键词：微振动 Stewart平台频响函数综合自适应控制雅克比矩阵

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基于等效模型的螺旋桨轴系纵向振动频率匹配设计

基于等效模型的螺旋桨轴系纵向振动频率匹配设计

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第十二届全国振动理论及应用学术会议

作者：倪臻黄修长华宏星上海交通大学振动冲击噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室上海 200240

螺旋桨的弹性模态对流体宽带随机激励力通过轴系向船体的传递特性有重要影响,并会成为船体的声辐射特征之一.本文建立了螺旋桨轴系纵向振动的动力学模型,利用悬臂梁和弹簧质量振子建立螺旋桨的等效模型,可模拟螺旋桨的前两阶固有频率和... 详细信息

螺旋桨的弹性模态对流体宽带随机激励力通过轴系向船体的传递特性有重要影响,并会成为船体的声辐射特征之一.本文建立了螺旋桨轴系纵向振动的动力学模型,利用悬臂梁和弹簧质量振子建立螺旋桨的等效模型,可模拟螺旋桨的前两阶固有频率和反共振频率;采用传递矩阵法得到了螺旋桨处激励力到推力轴承处的力传递率,研究了传递至船体的传递力随螺旋桨模态的变化规律.得到了螺旋桨模态频率和轴系的纵振频率匹配设计准则.若将轴系的频率设计为螺旋桨的反共振频率,可以大大降低轴系该阶模态处的力传递率.

关键词：船舶螺旋桨轴系结构纵向振动频率设计等效模型

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碳纤维绳索隔振器的理论分析和振动测试

碳纤维绳索隔振器的理论分析和振动测试

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第十六届全国模态分析与试验学术会议

作者：陈燕毫卢琦王超新张志谊上海交通大学振动冲击噪声研究所上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

针对航天器微振动高性能隔振的特殊要求,本文提出了一种基于碳纤维绳索的网结构隔振器。该隔振器由高强度碳纤维绳索和铝合金框架结构组成,具有质量小、组装方便、结构紧凑等优点。首先,基于弦的振动方程和边界条件,采用解析方法建立整... 详细信息

针对航天器微振动高性能隔振的特殊要求,本文提出了一种基于碳纤维绳索的网结构隔振器。该隔振器由高强度碳纤维绳索和铝合金框架结构组成,具有质量小、组装方便、结构紧凑等优点。首先,基于弦的振动方程和边界条件,采用解析方法建立整个网结构的特征方程和特征矩阵,获得其模态信息;采用子结构导纳综合法建立动力学模型,得到了垂直于网平面的频域振动方程。为了验证理论的正确性,设计并搭建了碳纤维网结构微振动实验台。测试结果表明,碳纤维绳索隔振器单机具有较高的振动衰减速率,其组成的隔振平台具有良好的被动隔振效果。

关键词：微振动网结构碳纤维被动隔振

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基于摄动法非线性刚度周期结构带隙分析

基于摄动法非线性刚度周期结构带隙分析

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第十一届全国随机振动理论与应用学术会议

作者：黄修长苏金鹏华宏星张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室振动冲击噪声研究所上海200240

本文针对含刚度非线性的弱非线性周期结构,建立了基于一阶摄动法的Bloch传播波求解及带隙分析方法.应用该方法对单质量-弹簧、双质量-弹簧、接地质量-弹簧一维非线性周期结构进行建模,分析了刚度非线性对周期结构带隙特性的影响.结果表... 详细信息

本文针对含刚度非线性的弱非线性周期结构,建立了基于一阶摄动法的Bloch传播波求解及带隙分析方法.应用该方法对单质量-弹簧、双质量-弹簧、接地质量-弹簧一维非线性周期结构进行建模,分析了刚度非线性对周期结构带隙特性的影响.结果表明,非线性周期结构的带隙频率、衰减区域和波幅、非线性刚度特性相关,接地周期结构表现出带通滤波特性,由于接地刚度的存在,其低频段存在一个带隙.这些特性可用于设计一些振动控制结构.

关键词：周期结构非线性刚度带隙特性布洛赫波传播特性摄动法

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基于最优收缩的传声器阵列部分相干噪声去噪方法

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声学技术 2021年第5期40卷 671-679页

作者：余亮潘铮陈正武高建正蒋伟康上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学智能汽车研究所上海200240 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

传声器阵列信号的去噪问题对波束形成方法具有重大意义。在复杂干扰环境下,背景噪声的分布不再满足传统的互不相干假设,而更趋近于部分相干。文章研究了空间噪声的分布机理和部分相干噪声理论,并提出了一种在已知声源个数下的传声器阵... 详细信息

传声器阵列信号的去噪问题对波束形成方法具有重大意义。在复杂干扰环境下,背景噪声的分布不再满足传统的互不相干假设,而更趋近于部分相干。文章研究了空间噪声的分布机理和部分相干噪声理论,并提出了一种在已知声源个数下的传声器阵列部分相干噪声的去噪方法:通过声源噪声的低秩假设以及部分相干噪声的稀疏假设,基于最优收缩方法(Opt-Shrink)迭代提取传声器阵列互谱矩阵的低秩部分,实现去噪的目的。通过仿真,验证了该方法在相干通道数为10和25时,可以获得明显的成像结果;而传统针对不相干噪声去噪的对角线移除方法(Diagonal Removal, DR)在相干通道数较多时,声源定位结果较差。在强干扰低信噪比的声源定位实验中,该方法相对于对角线移除方法可以得到更好的去噪效果。

关键词：波束形成部分相干噪声传声器阵列去噪低秩稀疏假设

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冲击条件下骨盆动脉损伤有限元模型的建立及验证

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医用生物力学 2014年第3期29卷 206-212,233页

作者：王尚城王冬梅张宁华刘瑞王倞王秋根上海交通大学机械与动力工程学院生物医学制造与生命质量工程研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学机械与动力工程学院附属第一人民医院骨科上海200080

目的构建并验证含动脉的骨盆-股骨-软组织复合体的三维有限元模型,研究骨盆动脉在侧向冲击条件下的力学响应。方法基于1名女性志愿者的骨盆CT图像,建立骨盆及其动脉的三维有限元模型,包括骨、动脉、周围软组织以及骶髂关节、髋关节和耻... 详细信息

目的构建并验证含动脉的骨盆-股骨-软组织复合体的三维有限元模型,研究骨盆动脉在侧向冲击条件下的力学响应。方法基于1名女性志愿者的骨盆CT图像,建立骨盆及其动脉的三维有限元模型,包括骨、动脉、周围软组织以及骶髂关节、髋关节和耻骨联合等骨盆关节软骨和韧带。采用线弹性实体单元模拟骨骼,采用非线性的弹性连接单元模拟韧带,软组织包括软骨、包裹软组织和动脉等采用超弹性材料和实体单元仿真。以22.1 kg的冲击质量,3.13和5m/s的冲击速度对坐位下的复合体进行侧面碰撞,记录模型的输出。结果计算结果与文献报道的实验结果一致。3.31和5 m/s冲击速度下动脉的最大等效应力分别为98和216 kPa,最大拉伸应变为14.9%和20%,但不至于导致动脉断裂。结论所建立的骨盆-股骨-软组织复合模型可用于冲击载荷下骨盆动脉的动态响应和损伤分析,为预测动脉损伤程度提供生物力学依据。

关键词：骨盆一股骨软组织复合体有限元分析动脉血管冲击载荷生物力学

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基于改进人工蜂群算法的主动悬架LQR控制器设计

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噪声与振动控制 2021年第3期41卷 61-66页

作者：王雅璇罗建南罗小桃杨晓青喻凡上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海大学机电工程与自动化学院上海200444 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对主动悬架LQR控制策略中性能指标的权重系数依靠经验选取的不足,提出一种改进人工蜂群算法对LQR控制器的权重系数进行优化。对于标准人工蜂群算法存在的收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点,在跟随蜂阶段引入三种解搜索策略,并对选择... 详细信息

针对主动悬架LQR控制策略中性能指标的权重系数依靠经验选取的不足,提出一种改进人工蜂群算法对LQR控制器的权重系数进行优化。对于标准人工蜂群算法存在的收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点,在跟随蜂阶段引入三种解搜索策略,并对选择策略进行调整,从而更好地平衡所提出算法的全局搜索能力和局部搜索能力。在MATLAB/Simulink环境中建立主动悬架的1/4车辆模型并进行仿真,通过与传统LQR控制器的结果对比,证明所设计的基于改进人工蜂群算法的LQR控制器能兼顾悬架整体性能的提升,显著改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

关键词：振动与波主动悬架线性二次型控制器人工蜂群算法参数优化

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