【摘 要】
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振动在航空航天领域普遍存在,严重影响飞行器的结构安全和设备性能,因此,振动控制研究受到国内外研究机构的关注,成为近年来各领域的研究热点。通常情况,高频振动采用被动隔振,即通过隔振结构的振动传递特性抑制振动;低频振动可通过主动隔振技术抑制,即在被控对象上增加作动器并施加控制力实现隔振效果。本文针对高低频隔振问题,提出了一种具有弹性边界的单稳态隔振器（Monostable Actuator with
【基金项目】
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国家自然科学基金:“基于不同弹性边界的双稳态非线性电磁作动器动力学与控制研究”,项目编号:11802097； 热能动力技术重点实验室开放基金资助项目:“高压通海管路低频线谱振动主动控制研究”,项目编号:TPL2019A01；
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振动在航空航天领域普遍存在,严重影响飞行器的结构安全和设备性能,因此,振动控制研究受到国内外研究机构的关注,成为近年来各领域的研究热点。通常情况,高频振动采用被动隔振,即通过隔振结构的振动传递特性抑制振动;低频振动可通过主动隔振技术抑制,即在被控对象上增加作动器并施加控制力实现隔振效果。本文针对高低频隔振问题,提出了一种具有弹性边界的单稳态隔振器（Monostable Actuator with Elastic Boundary,MAEB）以及相应的控制算法,从被动隔振与主动隔振角度展开如下研究:（1）研究了MAEB的被动隔振性能。首先使用拉格朗日方程推导了MAEB的控制方程,结果显示MAEB具有良好的高频隔振性能,而且其动态特性更利于配合主动隔振技术。其次,研究了MAEB在不同参数下的分岔特性,揭示了系统的2周期振荡、3周期振荡以及拟周期振荡等非线性动力学行为。最后通过商业软件Adams仿真和实验验证了动力学模型,为后续的主动隔振研究提供可靠的数学模型。（2）提出了基于“虚拟阻尼”的MAEB主动隔振方法,研究了其主动隔振性能。首先推导了MAEB“虚拟阻尼”主动隔振的控制方程。其次,对“虚拟阻尼”主动隔振技术的控制稳定性进行了理论证明。进一步,改变MAEB结构的弹性边界参数、激励幅值等条件验证了该方法的鲁棒性,同时发现“虚拟阻尼”技术能有效抑制MAEB非线性特征所导致的次谐波和超谐波。最后分析了“虚拟阻尼”的反馈增益对隔振性能的影响规律。（3）提出了机器学习MAEB自适应主动隔振方法,以解决具有“线谱”特征的周期振动控制问题。首先详细介绍了该控制方法的原理,给出神经网络的设计方法和功能。其次,针对单线谱与多线谱振动干扰进行主动隔振仿真研究,仿真结果表明神经网络不仅能有效隔离对应激励频率的振动,而且有效抑制MAEB结构非线性特征产生的其他频率成分。最后发现增加神经网络的学习率能提高振动衰减速率。
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