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基于宏纤维复合材料的泵喷导管振动控制研究
1
作者
乌德木
严斌
吴文伟
《船舶力学》
北大核心
2025年第2期288-299,共12页
泵喷推进器在工作过程中会产生结构噪声。常规材料加工的泵喷推进器往往结构重量大,难以进行尾部配重。而使用复合材料的泵喷推进器结构不仅可以大幅降低整体重量,还具备良好的耐腐蚀性与抗疲劳能力。本文围绕泵喷推进器复合材料导管结...
泵喷推进器在工作过程中会产生结构噪声。常规材料加工的泵喷推进器往往结构重量大,难以进行尾部配重。而使用复合材料的泵喷推进器结构不仅可以大幅降低整体重量,还具备良好的耐腐蚀性与抗疲劳能力。本文围绕泵喷推进器复合材料导管结构振动控制问题,开展基于宏纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)的结构振动主动控制系统构建及验证的相关试验建模、算法优化设计、硬件平台搭建与试验等研究。将遗传算法应用于线性二次高斯(LQG)控制器优化设计中,通过试验对优化前后的算法控制效果进行对比。针对复合材料导管搭建模型辨识平台与主动控制试验平台,通过实验建模的方法获得控制模型并在空气环境中进行了谐波激励下的振动主动控制试验,尝试将基于MFC的振动主动控制推向应用场景。
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关键词
宏纤维复合压电材料
泵喷推进器
振动控制
LQG最优控制
遗传算法
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职称材料
宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理
被引量：
2
2
作者
林煌旭
任枭荣
+1 位作者
娄军强
贾振
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2020年第5期881-887,1020,1021,共9页
提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz...
提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz的激励电压下分别取得空气中最大摆幅峰峰值为45mm,水下最大摆幅峰峰值13mm。借助计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)研究了仿生推进器在稳定摆动过程中流场特性和尾迹旋涡的分布情况,从推进器端部观察到的“反卡门涡街”结构揭示了仿生推进器的流体动力学机制和摆动式推进机理。推进器端部在x方向上的平均推进力可达1.5mN。研究成果对压电纤维致动器在仿生推进器的优化设计和提高其推进效率提供技术支持。
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关键词
仿生水下推进器
宏
压电
纤维
复合
材料
身体/尾鳍谐振式推进
计算流体力学分析
反卡门涡街
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职称材料
压电致动的谐振式水下柔性结构动态迟滞建模及前馈补偿
被引量：
1
3
作者
王泽锴
娄军强
+3 位作者
陈特欢
邓益民
崔玉国
魏燕定
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期115-122,共8页
具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(...
具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(PI)静态迟滞和传递函数动态模型串联的复合式模型来描述MFC致动水下柔性结构谐振状态下的动态迟滞行为。首先基于所提出水下结构的准静态迟滞特性辨识得到改进PI迟滞模型参数,然后通过传递函数串联馈通环节的动态模型捕捉MFC致动柔性结构的水下谐振特性。实验结果表明所建立的复合式动态迟滞模型能够很好地描述MFC致动水下柔性结构在谐振状态下的动态迟滞行为,并且在固有频率附近一定带宽范围内仍具有较高准确性。基于复合式逆模型的前馈补偿下,水下柔性结构在谐振状态下跟踪正弦轨迹的实测位移与期望位移基本重合,补偿后二者线性度较高,显著提升了MFC致动柔性结构谐振状态下的动态定位和跟踪精度,证实了所提出动态迟滞模型和补偿方法的有效性。
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关键词
水下柔性结构
谐振
动态迟滞
宏
压电
纤维
复合
材料
(MFC)
前馈补偿
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职称材料
题名
基于宏纤维复合材料的泵喷导管振动控制研究
1
作者
乌德木
严斌
吴文伟
机构
中国船舶科学研究中心
出处
《船舶力学》
北大核心
2025年第2期288-299,共12页
基金
船舶振动噪声重点实验室基金项目(JCKY2023207CI02)。
文摘
泵喷推进器在工作过程中会产生结构噪声。常规材料加工的泵喷推进器往往结构重量大,难以进行尾部配重。而使用复合材料的泵喷推进器结构不仅可以大幅降低整体重量,还具备良好的耐腐蚀性与抗疲劳能力。本文围绕泵喷推进器复合材料导管结构振动控制问题,开展基于宏纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)的结构振动主动控制系统构建及验证的相关试验建模、算法优化设计、硬件平台搭建与试验等研究。将遗传算法应用于线性二次高斯(LQG)控制器优化设计中,通过试验对优化前后的算法控制效果进行对比。针对复合材料导管搭建模型辨识平台与主动控制试验平台,通过实验建模的方法获得控制模型并在空气环境中进行了谐波激励下的振动主动控制试验,尝试将基于MFC的振动主动控制推向应用场景。
关键词
宏纤维复合压电材料
泵喷推进器
振动控制
LQG最优控制
遗传算法
Keywords
macro fiber composite(MFC)
pump-jet thruster
vibration control
linear quadratic Gaussian(LQG)
genetic algorithm(GA)
分类号
TB53 [理学—声学]
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职称材料
题名
宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理
被引量：
2
2
作者
林煌旭
任枭荣
娄军强
贾振
机构
宁波大学机械工程与力学学院
浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室
出处
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2020年第5期881-887,1020,1021,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51505238,51805276,61703217)
浙江省自然科学基金资助项目(LY20E050007)
宁波市自然科学基金资助项目(2019A610112)。
文摘
提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz的激励电压下分别取得空气中最大摆幅峰峰值为45mm,水下最大摆幅峰峰值13mm。借助计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)研究了仿生推进器在稳定摆动过程中流场特性和尾迹旋涡的分布情况,从推进器端部观察到的“反卡门涡街”结构揭示了仿生推进器的流体动力学机制和摆动式推进机理。推进器端部在x方向上的平均推进力可达1.5mN。研究成果对压电纤维致动器在仿生推进器的优化设计和提高其推进效率提供技术支持。
关键词
仿生水下推进器
宏
压电
纤维
复合
材料
身体/尾鳍谐振式推进
计算流体力学分析
反卡门涡街
Keywords
biomimetic underwater propeller
macro fiber composites(MFC)
body or caudal fin(BCF)oscillating propulsion
computational fluid dynamics(CFD)analysis
anti-Karman vortex street
分类号
TP24 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TH113 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
压电致动的谐振式水下柔性结构动态迟滞建模及前馈补偿
被引量：
1
3
作者
王泽锴
娄军强
陈特欢
邓益民
崔玉国
魏燕定
机构
宁波大学机械工程与力学学院
浙江大学机械工程学院、浙江省先进制造技术重点实验室
浙江工业职业技术学院机电工程学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期115-122,共8页
基金
浙江省自然科学基金项目(LY21F030003,LY20E050007)
浙江省教育厅一般科研项目(Y201839158)
+1 种基金
浙江省省属高校基本科研业务费专项资金(SJLY2021014)
宁波市自然科学基金项目(2019A610112)。
文摘
具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(PI)静态迟滞和传递函数动态模型串联的复合式模型来描述MFC致动水下柔性结构谐振状态下的动态迟滞行为。首先基于所提出水下结构的准静态迟滞特性辨识得到改进PI迟滞模型参数,然后通过传递函数串联馈通环节的动态模型捕捉MFC致动柔性结构的水下谐振特性。实验结果表明所建立的复合式动态迟滞模型能够很好地描述MFC致动水下柔性结构在谐振状态下的动态迟滞行为,并且在固有频率附近一定带宽范围内仍具有较高准确性。基于复合式逆模型的前馈补偿下,水下柔性结构在谐振状态下跟踪正弦轨迹的实测位移与期望位移基本重合,补偿后二者线性度较高,显著提升了MFC致动柔性结构谐振状态下的动态定位和跟踪精度,证实了所提出动态迟滞模型和补偿方法的有效性。
关键词
水下柔性结构
谐振
动态迟滞
宏
压电
纤维
复合
材料
(MFC)
前馈补偿
Keywords
underwater flexible structure
resonant
dynamic hysteresis
macro fiber composite(MFC)
feedforward compensation
分类号
TM619 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于宏纤维复合材料的泵喷导管振动控制研究
乌德木
严斌
吴文伟
《船舶力学》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理
林煌旭
任枭荣
娄军强
贾振
《振动．测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2020
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
压电致动的谐振式水下柔性结构动态迟滞建模及前馈补偿
王泽锴
娄军强
陈特欢
邓益民
崔玉国
魏燕定
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023
1
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