一. 结构动力学与控制研究

1. 主/被动控制执行机构的力学性能研究

      (1).电磁式作动器（音圈电机）的动力学特性研究

       电磁作动器基于电磁学原理对受控对象施加主动控制力，根据磁场形成机理的不同通常可分为永磁性和电磁性作动器。根据运动部件不同方式又可分为动圈和动铁两类。电磁式作动器具有控制频段范围广、可控性好、对周期和随机外扰动都有很好的控制性能，在主动控制实施过程中对外界能量的需求只有电源，相比气动和液压作动器更加简单易行。特别适合于对控制力需求相对不大，对作动系统的附加质量、占用空间要求较高的场合，特别是航空航天领域。

  主研设计的各型电磁作动器

电磁作动器动力学特性分析

2. 箭载、星载、车载等精密载荷（仪器设备）结构振动的主/被动控制研究

      (1). 箭载有效载荷的振动控制研究（整星隔振）

      航天器在发射阶段比在轨运行更容易发生事故，据报道显示有近乎45%的航天器发射失败是由于发射阶段的结构振动引起的。火箭发射过程中的有害动力学荷载包括发动机不稳定燃烧产生的脉动推力；火箭转动部件的不平衡转动及液固耦合引起的自激低频振动；飞行过程中的阵风、发动机点火关机、助推器分离和级间分离等因素引起的瞬态冲击激励。这些有害动力学荷载通过适配器传递到航天器，会导致星箭分离的失败，过大的振动量级还会破坏航天器所搭载精密敏感设备等，导致航天器在入轨后不能正常工作。箭载有效载荷入轨后要能正常运转,那么结构本身及其所有的子系统和仪器设备都必须承受住火箭发射时的残酷环境。因此，针对箭载有效载荷的振动控制应运而生。

航天器发射过程图解

     主研设计的整星隔振平台

     主研设计的整星隔振平台（系统级）

      (2). 星载有效载荷（精密仪器）的振动控制研究

      在航天应用领域中，对地观测卫星携带着精密光学有效载荷，通常观测分辨率越高，对有效载荷的指向精度要求越高。事实上，太阳能电池板振动、控制力矩陀螺反作用力、卫星内部噪声等产生的振动严重影响着有效载荷的观测性能（如图所示，若不对有害振动进行抑制将严重影响光学载荷的对地观测分辨率）。为满足航天应用中对观测精度和综合性能的日益严格要求，迫切地需要对有效载荷上广泛存在的有害振动进行抑制。

有害振动对光学载荷观测性能的影响

Stewart平台结构（动图源于网络）

     主研设计的星载载荷隔振平台

     参与设计的星载载荷隔振平台

      (3). 振动敏感仪器设备的振动控制研究

3. 主被动非线性隔振系统研究

      (1). 非线性动力学在结构振动控制中的应用研究

       主动控制理论效果好，但其在可靠性等方面的缺陷不容忽视。值得注意的是，近年来随着非线性隔振理论研究和实际应用方面的进展，结构非线性刚度特性在提高被动隔振性能的应用上得到了极大关注，特别是准零刚度（QZS）结构，由于具有较高静刚度和较低动刚度的特性，在隔振应用中得到了深入研究。

QZS隔振器受力分析

      (2). 新型准零刚度隔振器研究

      建立电磁-空气弹簧非线性隔振器力学模型。揭示隔振器静态力学特性，分析隔振器参数对系统刚度的影响规律。采用谐波平衡法计算隔振器传递特性，计算隔振器阻尼等参数对隔振器性能影响的规律。

新型QZS隔振器及实验测试

      (3). 具有准零刚度约束的系统动力学特性研究

       建立轴向运动效应下具有准零刚度支撑的细长结构动力学方程。求解梁的固有频率与振型函数，分析梁的幅频响应与传递特性，研究系统参数以及轴向运动速度对具有边界非线性支承梁的隔振性能影响规律。

具有QZS支承的轴向运动结构

      (4). 多维准零刚度系统动力学特性研究

       基于电磁式作动器的主动式准零刚度隔振器。利用DFT改进的IHB法求解系统响应，分析负载发生变化的QZS位移传递特性。利用PSO算法优化PID控制器参数。分析主动QZS 在控制力作用下的系统隔振效果。构建QZS隔振器多自由度并联隔振平台，解析并联平台各自由度上等效动力学刚度与支腿形变量之间关系，研究系统非线性动力学特性，揭示隔振平台结构参数、阻尼比以及外激励对平台动力学传递特性的影响规律。

      多维主动QZS平台和变负载QZS结构的主动控制效果

      (5). 准零刚度超材料系统动力学特性研究

      将曲梁振子周期附加到主梁上，整体结构实现低频的振动衰减频带。分析及非线性局域共振结构的阻尼、附加质量和振子数量对响应的影响。进行扫频和定频实验以验证理论分析结论。

具有QZS振子的细长结构动力学分析

4. 数据驱动的动力学与控制研究

      (1). 数据驱动的动力学系统鲁棒控制研究

据驱动的动力学系统鲁棒控制框架

      (2). 非线性动力学系统的深度强化学习（DQN）控制研究

非线性系统的强化学习框架及系统相图

       (3). 物理-数据融合的非线性动力学系统研究

      采用物理信息与神经网络相结合的方法建立QZS隔振器的代理模型。利用PSO和TD3训练近似最优控制器。分析变负责情形下QZS隔振系统的性能。

非线性系统的代理模型训练框图及控制效果

二. 工程结构数值仿真研究

1. 航空结构数值仿真

     发动机附件结构仿真

发动机附件传动系统仿真

2. 风力发电机数值仿真

风力发电机轮毂罩数值仿真

3. 输电线塔架数值仿真

输电线塔架数值仿真

4. 桥梁结构数值仿真

桥梁关键构件数值仿真

期刊论文：

[1] Yanwen Huang, Jie Tang*, Jiyuan Jiang, Yinghui Li, Mei Liu, Huatao Chen, Dengqing Cao. Physics-informed neural networks identification and reinforcement learning control for a nonlinear vibration system. Journal of Vibration Engineering Technologies. 2025.

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[3] Zhong, Zhihao, Meng Li, Yuyang Chai, Zhenkun Guo, Jie Tang, and Yinghui Li. A unified higher-order shear deformation model for accurate vibration analysis of the multilayer sandwich beams. Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2025. doi:10.1080/15376494.2025.2473701.

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[5] Jie Tang^*, Tielin Wang, Yinghui Li, Huagang Lin, Huatao Chen, Dengqing Cao. (2024). Low-frequency band gap vibration isolation of local-resonant metamaterial beam with curved-beam resonators. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 1–13. https://doi.org/10.1080/15376494.2024.2434196

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会议论文：

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[2] 蒋纪元, 唐介*，李映辉，曹登庆. 非线性振动系统的深度强化学习控制策略研究[C]. 第十五届全国振动理论及应用学术会议, 成都, 10月13日-15日, 2023.

[3] Yixin Li, Jie Tang*, Bolong Jiang, Yinghui Li. Theoretical and experimental study of a nonlinear vibration isolator based on air spring and magnet. [C]. The 6th International Conference on Dynamics, Vibration and Control ICDVC 2022+1, April 7-9, Shanghai, China, 2023.

[4] 唐介*, 李映辉, 池维超, 赵文龙, 孙轲. 基于模糊ADRC的柔性Gough-Stewart平台振动控制研究[C]. 第九届装备振动与噪声控制青年论坛, 呼和浩特, 8月11日-13日, 2023.

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[8]  Dengqing Cao, Chonghui Shao, Jie Tang, et al. Ground flutter test of an aluminum panel with simulative aerodynamic loadings [C]. International Conference on Engineering Vibration 2017. 2017.

[9] 陈登硕，李海波，唐介，秦朝红，曹登庆. 基于电磁式隔振器的Stewart主动隔振平台研究及其优化设计[C]. 第十届动力学与控制学术会议，成都, 2016.

[10] 唐介，张正平，陈登硕，任方，曹登庆. 主被动一体化电磁式作动器及其在振动控制和能量收集中的应用[C]. 第十届动力学与控制学术会议，成都, 2016.

[11] 唐介，曹登庆，李海波，池维超. 基于电磁式隔振器的新型整星隔振装置研究，中国力学大会[C], 上海, 2015.

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[13] Dengqing Cao, Yifan Nie, Weichao Chi, Jie Tang, Wenhu Huang. Ground test platform design for micro-vibration control of payloads in spatial microgravity [C]. 4th International Conference on Dynamics, Vibration and Control, August 23-25, Shanghai, China, 2014.