结构振动主动控制系统的非概率可靠性分析.pdf

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1、2015年2月第41卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2015V01．41No．2http：／／bhxb．buaa．edu．ONjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0133结构振动主动控制系统的非概率可靠性分析李云龙，王晓军+，黄仁(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：为了解决结构主动振动控制系统的可靠性问题，考虑结构参数的不确定性，研究了结构振动主动控制系统可靠性分析的非概率方法．对

2、不确定变量用区间数或区间向量进行描述，基于区间数学，提出了含区间不确定参数的闭环控制系统响应的计算方法，在此基础之上结合非概率可靠性分析方法，建立了适用于振动控制系统的非概率可靠性分析方法．该方法无需不确定量的概率信息，只需明确参数所在区间范围即可，对开环系统和闭环控制系统的可靠性分析与基于可靠性的控制器设计具有一定的理论意义．通过数值算例，将非概率可靠性分析方法与蒙特卡洛方法进行了比较，结果表明了本文所提方法的有效性和对复杂结构振动主动控制系统的适用性．关键词：非概率可靠性；主动控制；振动控制；不确定性；区间分析中图分类号：0327文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)

3、02-0259-08随着航空航天领域对结构振动的要求越来越严格，传统的振动控制很难满足设计要求，振动主动控制成为目前研究的热点之一．振动主动控制系统针对低频振动控制具有效果好、重量轻等优点，但是其存在对不确定性较为敏感、可靠性低的缺点．然而，在工程实际中，不确定性是普遍存在的，不确定性不仅可以降低主动控制系统的性能，而且可能使主动控制系统不稳定¨1．因此，有必要研究结构振动主动控制系统的可靠性分析方法，以便更好地指导控制器的设计．近几年来，闭环控制系统的可靠性问题受到了越来越多的关注，并取得了一些研究成果．Spencer等提出了闭环控制系统稳定性的概率分析方法嵋1，利用特征值和Routh

4、．Hurwitz判别准则分别研究了系统的可靠性问题．Breitung等研究了基于可靠性的非线性控制器稳定性分析方法【31．Battaini等考虑激励的随机性和系统参数的不确定性，并结合响应面近似方法和FORM／SORM研究了模糊控制器性能的可靠性”1．Crespo和Kenny研究了基于可靠性的不确定控制系统设计方法¨1，将不确定参数处理为随机变量，系统的响应处理为随机过程，采用首次穿越率方法来计算可靠度．Guo等研究了以稳定性作为指标的非概率鲁棒可靠性分析方法，并将其应用于控制器设计，取得了较好的效果¨41．Venini和Mariani提出了一种状态空间框架下的不确定系统受随机激励时的可

5、靠性分析方法"。，该方法可以运用于现代鲁棒控制技术如H：，H。和线性二次高斯型(LQG)．Li等研究了随机结构的响应分析方法和动力可靠度分析方法¨“⋯，并基于首次收稿日期：2014-03-20；录用日期：2014-06-25；网络出版时间：2014-09-0417：01网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0133．html基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目(YwF一14一HKXY-027)；国家自然科学基金资助项目(11372025)；航空科学基金资助项目(A2012ZA51010)；高等学校学科创新引

6、智计划资助项目(B07009)作者简介：李云龙(1988～)，男，山东滨州人，博士生，lylsdust@163．corn+通讯作者：王晓军(1978～)，男，陕西岐山人，教授，xjwang@buaa．edu．en，主要研究方向为结构力学、计算固体力学、结构可靠性．引用格式：李云龙，王晓军，黄仁．结构振动主动控制系统的非概率可靠性分析fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41(2)：259．266．LiYL，WangxJ，HuangR．Non-probabilisticreliabilityanalysisofactivecontrolsystemforstructuralvibrati

7、oneJ]．JournalofBeiIingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41(2)：259—266(inChinese)．260北京航空航天大学学报2015年穿越方法提出了一种新的动力可靠度分析方法．从目前的研究成果来看，结构振动主动控制系统的可靠性分析方法大都将外部激励和结构参数处理为随机变量，并结合传统的可靠性分析方法进行．可靠性分析主要集中于系统稳定性，对闭环控制系统