针对柔性机械臂末端振动问题提出一种新型双边缆索加劲被动控制方式,建立双边缆索加劲柔性机械臂的动力学模型,并分析柔性机械臂末端振动固有频率以及振动幅度等振动特性。此外,为了控制柔性机械臂的关节定位精度以及提高其末端残余振动的抑制效果,基于双边缆索加劲柔性机械臂模型提出一种考虑缆索参数的边界控制策略,并通过Lyapunov方法证明该边界控制下柔性机械臂系统的稳定性。仿真结果表明考虑新型缆索加劲的被动控制方式能够有效提高柔性机械臂系统刚度,并降低柔性机械臂末端振动幅值,改善柔性机械臂末端振动情况;提出的边界控制策略能够大幅度提高柔性机械臂关节的定位精度,并减少柔性机械臂达到稳态的时间,提高柔性机械臂运行效率。

为了同时减小柔性臂杆机械臂运动过程中的振动与能量消耗,提出了一种柔性机械臂多目标轨迹优化方法。首先,利用假设模态法和拉格朗日动力学方程对双柔性连杆机械臂进行动力学建模,进而利用MOPSO算法和传统近似方法求解同时满足振动最小和能量消耗最优的柔性参考轨迹;在此基础上,采用RBF神经网络进行逆动力学拟合,求解出连续平滑的关节驱动力矩,相应的关节轨迹满足任务需求,且进一步实现了振动抑制,有利于柔性机械臂的控制。最后,通过MATLAB仿真实验证明了所提算法的有效性。

基于鲁棒控制理论,针对弹性体导弹气动伺服弹性问题开展控制系统研究,通过建立导弹刚性弹性耦合全参数不确定性模型,在传统三回路控制结构的基础上设计了μ综合鲁棒控制系统。频域分析表明所设计的控制系统具有强鲁棒性,足以应对弹性体导弹的强不确定性。时域仿真结果表明,μ综合鲁棒控制系统在保证时域指标的同时,相比于经典PID控制系统,弹体一阶振动幅值约为其10%,衰减时间缩短至约0.5 s,有效抑制了弹体的弹性振动。

依据深孔钻削刀具系统的实际布局形式,构建了包含有变刚度/阻尼辅助支撑的深孔加工刀具系统模型,模型中考虑了引发陀螺效应及切厚再生效应的因素。以Euler-Bernoulli梁单元模型为基础,运用矩阵传递函数方法,使得更多至关重要的局部设计信息融入进深孔刀具系统动力学方程,例如变刚度/阻尼辅助支撑、授油器及刀具结构形式等。通过理论计算与实验结果的对比,证实了该模型的准确性与可行性。以此为基础,结合频域特征向量的稳定性判据,研究了综合陀螺效应及切厚再生效应影响因素条件下深孔钻削刀具系统的稳定性与加工转速、钻削深度及施加的励磁电流之间的关联关系,验证了新型变刚度/阻尼钻削系统对提升刀具系统稳定性的有效性,这些将为实现深孔切削刀具振动行为带有目标性地主动式调控奠定基础。

针对传统固定瓦轴承无法根据实际工况调节轴承参数的问题,提出了一种椭圆度可调滑动轴承结构。该轴承结构基于机械传动原理,将主动控制应用于流体轴承,可以在不同转速下,根据转子实际的振动情况调节轴承椭圆度,通过改变油膜厚度来抑制转子的振动,使转子加速过程中的振动幅值始终保持在安全范围内。通过有限元法建立了转子轴承系统模型,用于计算转子加速过程的动力学响应,并通过改变该椭圆度可调滑动轴承的油膜间隙,分析了椭圆度对转子加速过程振动响应的影响。研究发现经过临界转速区域时,转子属性表现为柔性转子系统,这时通过减小椭圆度、增大油膜间隙能有效抑制转子的振动;远离临界转速区域时,转子属性表现为刚性转子系统,这时通过增大椭圆度来减小油膜间隙也能有效地抑制转子的振动。

为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据＂线性扭簧模型＂和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。

为了提高物料提升机的位置控制精度和抗冲击能力，设计一种神经网络鲁棒控制和振动抑制方法。将传动链、谐波驱动装置等传动部件的关节柔性简化为无惯量线性扭（弹）簧并引入物料提升机模型中，利用拉格朗日方法建立系统刚-柔耦合动力学方程。基于奇异摄动理论将系统降阶分解为快、慢两个子系统，并设计混合控制器，其中，表征柔性振动的快变子系统采用关节速度差值反馈来直接抑制振动，而表征刚性运动的慢变子系统则采用基于HJI理论和RBF神经网络的鲁棒控制，通过神经网络对系统参数误差进行自适应调整。仿真结果表明，所设计的控制器能克服系统参数误差及外界扰动的影响，实现物料提升机位置的精确控制，并能有效抑制柔性关节的振动，保持系统的稳定性。

了实现转子系统振动抑制，设计了一种适用于旋转机械的张力弦-永磁刚度动力吸振器.利用张力弦结构的拉力-刚度可调特性，实现吸振器的频率可调；又引人永久磁铁构成的刚度机构，使得吸振器 整体结构与转子系统相互分离.对转子-动力吸振器系统进行动力学建模和仿真分析，研究了吸振器的工作特性，又进行试验研究证明理论研究的正确性.研究结果表明，该吸振器可以达到转子系统振动抑制的效果，在永磁刚度机构磁铁间距小时吸振器效果好且更加稳定.

可控磁流液(MR)阻尼器具有半主动控制、快恢复、体积小、输入功率低、易安装、安全、可靠、静音、商品化等优点,是近年来国际工程振动抑制领域广泛研究的热点问题,可望取代普通的无源液压阻尼器,成为新一代工程振动抑制阻尼器件,对工程结构性系统减振性能提高带来革命性的突破.论文重点介绍该智能驱动器件的基本工作原理和主要的性能特点,以及描述其阻尼力对相对速度(f-v)工作特性的滞环非线性模型,并结合路面汽车的性能要求,对该类滞环非线性系统的控制问题提出了若干研究方向,有助于加速该新智能驱动器件在实际工程系统中的应用研究.

根据结构抑振的应用要求，研制出了几种零场粘度低、有场粘度变化梯度大的电流变液，并设计制作了电流变液静态屈服应力测试仪，测试出了所研制的电流变液的静态屈服性能随电场强度和液体组份比变化的曲线。利用自制的电流变液，对含电流变液的夹层板振动进行了单模态抑制，由此得出电流变液对振动机理在于：一方面通过电流变阻尼效应降低结构振动响应的幅值，特别是共振峰的幅值；另一方面通过电流变阻尼效应降低结构振动响应的幅值