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Timoshenko梁功率流主动控制研究

2013-02-13王有懿马文来

振动与冲击 2013年7期
关键词:有限元振动理论

王有懿,马文来,赵 阳

(哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001)

梁式结构应用广泛,如航天器天线杆、相机支架、太阳能帆板轴等。飞轮及陀螺等高速旋转部件的中、高频扰动在航天器梁式结构中传播,会引起结构抖动。由于环境阻尼较小,此抖动将长时间持续存在,影响天线、相机等高精度敏感设备的正常工作,降低精度。因此,对梁式结构进行抖动分析与控制研究具有重要的理论价值与工程实际意义。

扰动引起结构动态响应的主要研究方法有:有限元方法、统计能量法、行波方法等。在分析结构中、高频动态特性时,有限元方法与统计能量法均表现出各自的不足;而行波方法计算结构动力学响应一般无频率限制,具有鲁棒性[1]。在行波方法基础上引入“功率流”方法,该方法综合力与速度响应大小及相位关系,能给出结构内的局部能量分布及功率流传播路径,可揭示整个系统的能量分布,为研究复杂系统振动的有效工具。功率流主动控制方法克服了传统模态控制方法与数学模型紧密相关及控制频率受限的缺点和不足,主要功能为隔离结构中能量的传递,仅通过最小化功率流即可减小结构整体抖动。功率流模型可描述结构中振动传播,为振动控制设计中重要的控制优化特征量。Miller等[1]首先采用行波方法处理结构振动问题;Mace等[2-4]采用单一传感器与单一作动器研究梁弯曲波的同位反馈控制与自适应前馈控制以及近场影响下梁弯曲波的主动控制;Schwenk等[5]提出用于控制梁结构振动功率流的算法。……

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