车辆自适应巡航控制的内秉模态特性

为分析车辆自适应巡航控制下的跟驰状态对驾乘舒适性的影响,基于刺激-反应类线性跟驰模型,分别模拟跟驰车在微尺度避撞工况、微尺度扰动工况和全球统一轻型车辆测试循环(world light vehicle test cycle, WLTC)工况的速度-时间图像,采用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)和快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)相结合的时频分析方法提取跟驰车的内秉模态特性,分析低频下不同驾驶工况对驾乘人员舒适性的影响。结果表明:不同驾驶工况的内秉模态频率不同,频率越小,车辆的振幅越大;相较于微尺度避撞工况和扰动工况,WLTC工况的内秉模态频率带宽分布较宽,幅值较高,波动能量较大;WLTC工况下,频率小于0.10 Hz的超低频区的内秉模态幅值较高,人体恶心程度较严重,对运动病的贡献较大。

融合VMD-MPC算法的多微电网能量调度技术优化

针对配电侧多微电网能量调度分析能力滞后,能量调度差的问题,研究融合变分模态分解(VMD)和模型预测控制(MPC),构建VMD和MPC相结合的、多时间尺度滚动优化兼具反馈矫正的多微电网能量调度系统优化调控模型,建立了调度自动化一体化多微电网能量调度系统,通过对配电侧多微电网能量采集、调度和分析,提高了能量调度能力。实验结果表明,调度准确率最高为98.3%,识别到正确样本个数最大为4 785,有利于促进配电侧安全、微电网可靠经济运行和电厂的经济效益。

SCLD板模态控制模型及振动控制

为有效抑制薄板在外界激励下的低频振动,对机敏约束层阻尼(SCLD)结构进行了主动振动控制研究.首先,考虑了黏弹性材料随温度与频率变化的阻尼特性,结合GHM阻尼模型建立了耦合系统有限元动力学分析模型;其次,考虑到结构动力学模型自由度庞大,采用物理坐标下自由度动力缩聚和状态方程下复模态截断进行了两次降阶,并通过复模态空间向实模态空间转换,得到了低维实模态控制模型;最后,通过模态实验验证了理论模型,并基于低阶控制模型设计了振动控制器,证明了研究方法的正确性.研究结果表明,采用本文的组合降阶方法可以有效地对SCLD结构进行降阶,对模态控制模型主动控制取得了良好控制效果:在单位阶跃激励下,振动响应衰减时间从0.20 s缩短为0.08 s;在随机白噪声激励作用下,振动响应均方根值降低了39.65%.

基于模式化的雷达组网资源管控功能模型

综合考虑信息融合与资源管控一体化、系统操作简便性等因素,提出了一种通用的基于雷达组网系统工作模式的资源管控闭环功能模型,该模型主要包括信息融合、资源管控、通信链路、人机交互与数据库等功能分系统,体现了结构分级、任务预案、模式控制等设计特点。依据提出的通用模型与典型雷达组网系统的技术体制特点,分别设计了能满足实际应用需求的典型集中式、分布式、层次式/混合式资源管控功能模型,表明了通用功能模型的适用性与有效性。

倒立摆系统的运动模态分析

提出倒立摆系统在受控稳定状态下的运动模态概念 .通过对倒立摆系统物理结构的分析 ,归纳出由单电机控制的单倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆系统在受控稳定状态下可能出现的主要运动模态 .在以数控方式实现由单电机成功控制单倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆系统稳定的基础上 ,分析控制倒立摆系统稳定的控制律反馈增益系数与系统稳定运动模态之间存在的关系 .

大型空间结构的动力学建模与控制

综述了近年来关于大型空间结构的动力学建模和控制的研究成果.介绍与评论了化简分布参数系统的3种方法,最后提出了如何有效地控制大型空间结构的一些看法.

阻尼控制下高层建筑模态分析及试验研究

本文对具有阻尼控制系统的高层建筑的模态特性进行了深入的理论分析和试验研究。文中对于具有非经典阻尼分布的建筑结构体系的模态分析，应用并发展了Ｖｅｓｅｌｉｃ的整体Ｊａｃｏｂｉ法，具有显著的优越性。研究表明，对高层建筑施加阻尼控制、随着阻尼控制系统的阻尼参数及其在建筑上的安装位置的变化，将显著地改变建筑的模态特性。最后通过对一三层框架建筑模型进行试验研究，从而验证了所取得的研究成果。

无人值守掘进机行走双模态模糊控制策略

为了解决无人值守掘进机在行走过程中行走轨迹偏离巷道中线的问题,在分析掘进机掘进施工程序的基础上,建立了掘进机运动模型,并提出了基于双模态结构的无人值守掘进机行走模糊控制策略,实现了掘进机的方向调整、前行控制,侧重介绍了掘进机转向角与驱动轮转速的关系方程和模糊控制模型建立方法。实验结果表明,所建立的控制策略满足掘进机的掘进施工程序要求。

电磁轴承高速飞轮转子模态分离–状态反馈解耦控制

针对主动电磁轴承高速飞轮转子系统的振动抑制问题,提出一种模态分离–状态反馈内模控制算法。首先用模态分离对电磁轴承飞轮转子系统的平动模态与转动模态进行解耦,再用状态反馈对两个转动模态进行解耦,从而将电磁轴承飞轮转子系统原来互相耦合的四个自由度变换为四个彼此独立的自由度,最后采用内模控制器对解耦后的系统进行调节,以实现良好的控制性能。对模态分离–状态反馈内模控制系统的稳定性、目标跟踪性能及鲁棒性进行了理论分析,并通过仿真和实验进一步验证了该算法的有效性。结果表明:模态分离–状态反馈内模控制系统既实现了平动模态和转动模态的解耦,也实现了两个转动模态的解耦,能够使飞轮转子系统稳定悬浮并有效的抑制其振动,具有抗干扰能力较强、鲁棒性好、结构简单,调节方便等优点。

刚-柔耦合机械臂动力学建模及其振动抑制研究

根据假设模态法,对刚-柔耦合机械臂系统进行运动学分析;基于Lagrange方程,建立刚-柔耦合机械臂系统的动力学模型;采用滑膜变结构控制方法对刚-柔性机械臂的振动控制进行仿真研究.结果表明:一阶模态下的动力学模型即可满足刚-柔性机械臂系统的精度要求,滑模变结构控制能够有效地减缓柔性末端的振动,提高机械臂系统的动力学性能和精度.

大功率液气锤振动模态参数识别方法研究

以40 t·m液气锤为研究对象,实现液气锤有效打击时间控制方式,提高自动化控制程度,解决振动模态参数测量困难的实际问题。建立了液气锤的力学和振动模型,利用Matlab对打击前的运动微分方程求解,得到碰撞结束时刻的速度。在相同工况下对振动系统的不同位置处的运动量进行间断测量,利用实测数据结合ITD时域分析法求解振动的模态参数。建立振动的运动方程,结合碰撞速度和振动模态参数对振动系统求解。结果表明:振动系统的周期为0.2 s,全行程下的振幅为110 mm。利用求解的振动结果重新设计了控制系统,经过半年的运行,液气锤的工作性能得到明显提高。

海洋平台结构环境激励的实验模态分析

介绍了对位于渤海湾的“埕岛二号”中心生活平台所进行的现场测试实验,该平台为直立式导管架钢结构平台。此次现场实验是在波浪力、风等环境载荷激励下测试结构动力响应的。利用频域的模态识别法峰值法(PP)和时域中的自然激励法(NExT)结合特征系统实现算法(ERA)分别对海洋平台结构现场测试的动力响应数据进行模态参数识别;利用ANSYS建立了该平台结构的三维有限元模型,并进行结构的模态分析。海洋平台结构的理论和实验模态分析结果吻合较好,分析结果表明该类模态参数识别方法能够为结构损伤诊断提供基准模型,可以运用于实际结构的健康监测以及维护维修。

建筑物滑移基础隔震结构的基本体系分解法

提出了滑移隔震结构基本体系的概念,根据振型分解法将上部结构解耦为互相独立的单质点体系.如果隔震层质量合理分配到上述单质点体系,则结构有可能进一步解耦,形成与上部结构模态数目相同的隔震基本体系.上部结构的反应可由基本体系的相应反应通过振型叠加得到,隔震层的反应与任一基本体系的相应反应量相同.工程算例表明,该方法完全满足工程精度要求,对该类非线性系统进行降维解耦的思路具有较高的可行性.

基于基准有限元模型的箱梁TMD振动控制研究

针对高架桥梁结构引起的振动噪声问题,研究TMD控制箱梁结构振动的特性。为了获得精准的箱梁有限元模型,首先以铁路32 m简支箱梁桥为原型,按10:1的几何相似比设计制作简支箱梁缩尺试验模型,应用ANSYS软件建立初始动力有限元模型;对有限元模型模态分析与试验模型模态测试得到的自由模态信息进行误差分析,并采用基于灵敏度分析的模型修正技术对初始动力有限元模型弹性模量和密度进行修正,得到基准有限元模型,误差确认结果显示修正后的有限元模型更精准地反应箱梁的振动特性;进一步利用基准有限元模型,开展TMD控制简支箱梁桥振动的研究,研究结果表明TMD对于抑制桥梁竖向共振有很好的效果。

刚性拉索振动主动LQR和D-V-I Bang-Bang控制效果比较

由于某些情况下拉索的抗弯刚度对振动频率有一定的影响,文章在考虑拉索抗弯刚度的基础上,建立了刚性拉索振动主动控制模型;融合线性二次型最优控制(LQR)策略和传统的Bang-Bang单模态控制策略,提出了适用于刚性拉索振动主动多模态D-V-I Bang-Bang控制的简化模型;仿真分析表明,主动D-V-I Bang-Bang控制比LQR控制更适合应用于工程实际。

基于Ptolemy的自适应巡航系统建模与仿真

信息物理融合系统(CPS)是计算、通信与控制技术的融合,汽车自适应巡航控制系统是一种典型的CPS,具有广泛的应用前景。通过建立汽车纵向行驶的数学模型,并基于CPS给出自适应巡航控制系统的结构,设计系统的状态机模型。基于Ptolemy分别设计前车、测量距离和本车的计算模型,构建系统的层次模型,在子模型中采用模态模式对基于时间的模型与状态机模型相结合的混合系统行为进行建模。仿真结果表明,该方法能满足自适应巡航控制系统的要求,保证系统的安全性。

大跨度拱桥模态降阶控制中的控制模态选择

在模态分析的基础上对大跨度拱桥进行模型降阶,以用于拱桥的减震控制设计。对大跨度拱桥模型降阶控制中控制模态的选择方法进行改进,提出按最大模态位移方法确定控制模态。该方法考虑外部激励的影响,克服了振型贡献率只考虑结构动力特性选取控制模态的缺点。以西藏尼木大桥作为算例,通过频域分析和时域分析来验证降阶模型的有效性。数值分析结果表明,对于要考虑多点地震激励的大跨度拱桥结构,采用最大模态位移的方法选择的控制模态更合理,从而得到的降阶系统也更符合原模型的性能。

柔性板的模态价值降阶及其主动控制研究

对柔性板的模型降阶和主动控制进行研究,并且进行实验验证.首先采用假设模态方法给出系统的动力学方程,然后采用价值模态分析方法进行降阶研究.考虑到弱阻尼系统,文中给出了一种价值模态分析方法的近似公式.控制律采用最优控制方法进行设计.仿真和实验结果显示,价值模态分析方法能够有效地显示出系统各阶模态的重要程度,因此能够有效地对系统模型进行降阶.

特征模型自适应控制方法在悬臂梁振动主动控制中的应用

特征建模理论和方法是对现有控制理论关于对象建模理论的一个发展,为高阶、参数未知对象进行低阶控制器、自适应控制器和智能控制器的设计提供了理论依据,为工程设计带来极大的方便。基于特征模型的自适应方法与常用的间接自适应方法相比,待辨识的参数更少,控制器算法更简单。由于基于特征模型的自适应方法是一种很新的方法,在实际系统中的应用还比较少,因此有必要通过在实际系统的应用来验证该方法的有效性并不断改进和完善该方法。为此,利用压电智能结构作为挠性悬臂梁的敏感器和致动器,采用特征模型自适应控制方法对挠性悬臂梁的振动进行主动控制,并比较研究了特征模型自适应控制算法和正位置反馈(PPF)控制算法的物理仿真结果,通过物理仿真验证了特征模型自适应控制器抑制梁弯曲振动的有效性。

工业机器人的仿人智能控制

针对机器人的时变、耦合和非线性特性,采用了仿人智能控制器对三自由度工业机器人进行控制。仿人智能控制器采用基于特征模型的多模态控制,能在系统不同的特征状态下采用不同的控制,实现各种状态下的最优(或次最优),进而在整体层面上兼顾系统快速性、稳定性和精确性指标。为了验证仿人智能控制器对工业机器人控制的有效性,在机器人仿真平台上同传统的PID控制器进行对比。实验表明:相对于传统的PD控制器,仿人智能控制器能在保证控制过程稳定性的情况下实现对正弦给定信号的快速跟踪,同时系统的超调很小,从而兼顾了快速性、稳定性和精确性3方面性能指标。