为了对复杂柔性结构的振动主动控制进行实验研究,针对折叠式航天柔性结构的特点和运行环境,设计并建立了基于单轴气浮机动台的折叠式柔性结构振动主动控制的仿真实验系统.实验系统不但能够模拟柔性航天结构的运行环境,还能对由于航天飞行器的机动和折叠结构的展开而引起的振动进行模拟.讨论了该实验系统的设计方案,介绍了系统的各个组成部分.初步实验结果表明,系统工作稳定可靠,振动控制效果明显.

重点介绍了自行设计的几个利用形状记忆合金驱动器对结构振动进行主动控制的试验.除了对结构的振动进行抑制外,还对结构的振动进行激励,通过试验说明SMA在工程主动振动控制中的可行性和优越性,并讨论了SMA驱动器布局对结构主动振动控制效果的影响,最后还讨论了SMA在工程应用中存在的问题和相应的改进方法.

振动主动控制是近年来发展起来的一种新的振动控制方法，振动主动控制需要外部施加能量。本设计中智能结构是利用传感器对结构的振动进行监测，驱动器在微电子系统的控制下准确动作，以改变结构的振动状态。与传统的振动主动控制方法相比，智能结构可以在不明显改变受控结构的质量和体积的条件下，达到自适应调节减振的目的。本设计以智能梁结构作为实验研究模型，研究了智能结构振动控制系统组成、实现原理；硬件电路设计包括A／D采样、CPLD外扩D／A、信号调理电路等，并通过TMS320F2812的CAN模块与上位机通信进行数据实时显示，达到很好的监测和控制目的。

为实施一类受复杂外扰作用结构系统的低频振动控制，相应的控制系统需引入高阶低通滤波器来消除输出测量中的噪声和高频干扰，以避免观测溢出，从而形成了含输出时滞的受控振动系统。为补偿该类滤波器带来的时滞影响，提出了考虑输出时滞的最优控制方法。首先采用Moore—Penrose广义逆求解方法将含有输出时滞的系统方程转换为对应的输入输出描述形式；然后利用扩维方法将含时滞的系统转换为不显含时滞的系统，并采用传统的LQ方法设计相应的控制律。最后以实际风洞测力试验模型的低频主动减振为研究背景，进行相应的数值仿真和实验验证。结果表明，该方法能有效抑制这类输出时滞系统的低频振动。同时确保输出信号中的高频成分和噪声干扰得到很大程度的衰减，有效避免了控制器的观测溢出问题。

压电智能结构的模型难以精确建立,且存在外界环境激励干扰和内部参数不确定等问题,从而影响闭环结构的振动控制性能。基于此,将结构的内部干扰和外界激励的影响归结为系统的集总干扰,并利用扩张状态观测器（Extended state observer,ESO）设计不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然而当外界扰动激励变化时,扩张状态观测器对扰动和各阶状态的估计不可避免存在偏差,难以保证振动控制的效果。为克服二阶自抗扰策略在振动主动控制中的不足,提出一种基于压电智能板结构的状态估计误差补偿自抗扰振动控制方案。利用状态观测误差信息,对二阶自抗扰控制器进行补偿,从而减小ESO对扰动和各阶状态估计的压力,提高振动控制效果。利用dSPACE实时仿真系统,搭建四面固支压电智能板结构的振动主动试验平台。四种干扰激励的试验结果验证该方法的有效性、实...

太阳能帆板是给航天器提供能源的重要装置,以压电陶瓷为做动器的智能结构可以有效地抑制卫星太阳能帆板在太空中的振动.基于Hamilton变分原理,推导得到含多个压电陶瓷片的太阳能帆板模型的振动方程.制作了太阳能帆板振动主动控制实验系统,并对太阳能帆板模型进行振动主动控制实验.实验结果表明该控制系统可大幅度降低卫星太阳能帆板的振动,延长其使用寿命.

针对加筋壁板结构中存在的模型难以精确确定和多模态外界干扰等问题,基于加速度传感器,提出了一种不依赖结构精确数学模型的多模态线性自抗扰振动主动控制（Linear Active Disturbance Rejection Control）策略。由于加速度传感器和压电驱动器的异位配置不可避免地使得整个控制系统存在时延。为解决该问题,利用Smith预估器的原理,引入输出预估器来补偿时延,这样设计的自抗扰振动主动控制器能够很好地解决时延对结构振动性能的影响。基于dSPACE实时仿真平台、利用加速度传感器、压电片驱动器,设计并建立四面固支压电加筋壁板结构实验系统,对提出的控制方法进行试验比较研究。最后的试验结果表明,采用提出的具有输出预估功能的自抗扰振动控制器,能够快速有效地抑制结构的多模态振动。

基于模态坐标表示的含压电片结构横向振动系统方程,采用独立模态法直接针对系统的高阶模型设计控制律,利用劳斯判据证明由所设计的控制器引起的控制溢出可被有效抑制,极大地降低了由于模型降阶引起的误差。同时,对压电柔性悬臂梁的高阶振动模态进行主动控制仿真模拟和实验研究,结果表明施加主动控制后柔性悬臂梁的模态阻尼显著提高,受控悬臂梁的振动得到了快速抑制。仿真计算和实验结果取得了良好的一致性。研究结果表明,利用压电陶瓷作为驱动元件,采用独立模态控制法实现柔性结构的振动抑制是一种高效的振动主动控制方法,在航天航空等领域中具有广阔的应用前景。

针对管状结构在航空航天某些应用场合中振动、噪声过大的实际情况,进行了振动、噪声控制实验研究.以某S型薄壁管结构模型为研究对象,利用压电智能结构,结合振动主动控制技术和FX-LMS自适应滤波算法,成功实现了振动噪声主动控制.实验结果表明,所采用的方法对此S型薄壁管结构的振动、噪声抑制的有效性.

在原有液压悬置的基础上提出一种利用电磁作动器为主动控制元件的主动悬置研究了电磁作动器的频率特性并建立了该悬置系统的力学及数学模型.选择滤波后的x-LMS算法作为控制算法利用Matlab软件仿真分析了该悬置的隔振性能.结果表明：在不同转速下主动悬置系统都能使传递到车身的振动力大为减弱在2秒钟时间内就降到无主动控制时的10%以下说明采用主动控制后的悬置能有效隔离发动机的振动.