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标  题: 航天结构振动控制专题之二：（续）理论与方法
发信站: 紫丁香 (Tue Oct 28 17:19:16 1997)

（续上篇）
    航天结构的一个重要特点是模态密集。由于结构复杂，模型的准确性也往往难以保证。
当对多个模态进行控制时，独立模态空间控制效果可能会不佳，甚至产生副作用。一个解决
问题的方法是采用宽频带控制方案(MacMartin, et al, 1991) (MacMartin & Hall, 1994)。
该方法不依赖于整个结构的数学模型。由于振动抑制的本质是消耗掉振动的能量，而振动的
能量是在空间各区域内分布和到处传递的，所以McMartin等人建议使用容易获得的区域模型
以降低建模的难度。在振动控制方面，从能量的传递方面入手对振动的能量进行消耗，通过
在能量的传递路径上设置阻尼材料将能量吸收并消耗掉，以收到宽频带控制的效果。为此，
MacMartin等人提出了非反射模型(Dereverberated Model)，其含意是将振动能量全部吸收
而不再继续在结构内传递和反射。为了对能量的传递进行描述，人们引入了统计能量的概念
(Hodges & Woodhouse, 1986)。另一种处理宽频带振动抑制的方法是对振动弹性波进行隔离
，利用作动器产生的波阻止振动波的传播并将能量消耗掉(Lu, et al, 1991) 
(Chung & Tan, 1995)。顺带提出的是，为了处理由于模型不准确所产生的控制溢出或观测溢
出，Balas等人提出了基于奇异值分解的振动控制器合成方法(Balas & Doyle, 1994) 
(Balas & Young, 1995)。
    对于大型结构的振动控制，如果对整个系统进行建模和控制器设计，其难度将是很高的
。为此，Ahmadian提出对各子结构进行分别建模和控制(Ahmadian, 1994)，并由一个全局控
制器对各子结构控制器的工作进行协调。另一种方法是采用分散控制的方法。在各子结构
相交的界面设置同位布置的传感器和作动器，消除作用在各子结构界面上的力，使各子结构
间没有相互作用力，从而成为形式上的独立结构(Su & Juang, 1994)。
    由于柔性结构的大变形和采用高阻尼材料，使得结构的非线性有时不能被忽略。非线性
振动的抑制问题已开始受到重视。Slater和Inmann研究了非线性模态控制方法，并将不变流
形方法推广到强迫振动的情况，使方法包括输出方程和系统的状态方程(Slater & Inmann, 
1995)。Pinsky和Essary提出了一种新的平均法来分析和控制高维刚度非线性动态方程描述的
柔性结构(Pinsky & Essary, 1994)。
    无论是主动控制还是被动控制，可控性和可观测性都是人们关心的一个重要问题，这些
将决定传感器和作动器的布置。从采用模态空间方法进行振动控制的角度，Liu等人讨论了模
态的可控性和可观测性的度量问题(Liu, et al, 1994)。通过对输出矩阵进行奇异值分解，
得到对可控性的度量，由对偶性，得到对可观测性的度量。



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         z           z          z       曾经沧海难为水， 除却巫山不是云。
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