利用非線性特性實現振動隔離和控制的方法研究

《利用非線性特性實現振動隔離和控制的方法研究》是依託香港理工大學深圳研究院，由景興建擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：利用非線性特性實現振動隔離和控制的方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：景興建
• 依託單位：香港理工大學深圳研究院

項目摘要

非線性可能給系統的建模和分析帶來麻煩，但越來越多的研究表明，非線性在系統振動的隔離或控制中也可以起到非常特殊的有利的作用。本課題針對一類典型的非線性行為，研究其在振動隔離/控制系統中的作用和影響，開發一套在振動隔離系統中分析、設計和利用該類非線性特性的頻域分析方法。本課題將會充分分析和挖掘這類非線性行為在振動控制中的優越特性，研究分析、設計與刻化該類非線性的一般理論方法，以及輔助的非線性自適應辨識方法。這套方法將基於廣義頻域回響函式概念，在頻域內對系統非線性輸出譜的非線性參數特性進行分析設計，從而為分析、設計和利用潛在的非線性優勢提供一個有效的工具。本課題的理論結果和方法將通過一個典型的振動隔離和控制系統平台進行實驗驗證。本課題研究結果將能夠對振動隔離或控制中的非線性行為的分析和設計提供一套新的方法，同時也將有助於從頻域角度描述分析與理解非線性行為。

結題摘要

針對工程套用中的各種振動控制問題，本課題著重研究了如何利用非線性實現振動的控制，隔離或抑制，以及利用等問題，並著重的研究了非線性振動控制的被動結構設計和實現的問題，取得了以下幾方面的重要進展: (1) 根據過去10幾年的研究，系統的研究出了一套針對性的非線性的頻域分析和設計方法，取得重大進展。該方法可以針對任意振動激勵信號，實現非線性輸出譜和設計參數的解析函式表達，並套用在系統振動控制的分析和設計，故障診斷，結構參數辨識等等，發表了一些列的國際文章和一本專著由著名的springer出版社發表，獲得2017年歐洲結構動力學協會Senior Research Prize(首次頒給華人)。 (2) 針對利用非線性實現振動控制或隔離，本課題創造性的開展了仿生骨骼結構和肢體結構的研究，取得突破性進展。本課題系統的發現並總結出了仿生肢節結構的非線性剛度和阻尼特性，國際上第一次解釋了動物肢體結構具有優越的非線性剛度和阻尼特性，可以實現最大的振動抑制並保持所需要的靜剛度。發表了一系列的國際文章，收到媒體廣泛關注(包括香港本地和國際媒體130多家報導，以及TVB節目專訪)，取得美國2017 TechConnect全球技術創新獎，2017歐洲結構動力學協會高級研究獎等。 (3) 創造性的利用非線性準零剛度特性，國際上首次設計出可以在移動載體上實現精確到毫米級的絕對振動位移的測量。發表文章和申請專利若干。 (4) 在各種工程振動，系統辨識，故障診斷，機器人設計等的套用，發表文章若干篇。其中，基於仿生非線性隔振結構設計的工程機械反振動外骨骼技術，獲得2017香港建築業協會技術創新一等獎。