MRE耗能阻尼器力学性能及半主动控制分析

根据磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,简称MRE)的可调力学特性提出了基于MRE的新型耗能阻尼器,并对制备完成的硅橡胶基磁流变弹性体及阻尼器分别进行力学性能试验。利用Matlab/Simulink对各层均装有MRE阻尼器的7层框架结构进行建模仿真分析,将被动控制与基于半主动控制策略的经典最优控制和序列最优控制进行比较。力学测试结果表明:MRE在0~500 mT磁感应强度下其剪切模量变化值达到132.43 kPa,磁流变效应约提高274%;增大加载幅值和加载速率,均能提高MRE阻尼器的力学性能;对阻尼器施加电流激励,在0~10 A增大过程中其等效刚度和阻尼可以实现连续可调。仿真结果表明:基于MRE阻尼器的半主动控制系统可以有效减小结构在地震作用下的响应,3种控制均能对结构动力响应起到良好的控制效果,其中序列最优控制算法的控制效果最为显著且精确度更高;系统在实际测试中需考虑多方面因素影响,尽可能减小误差。

基于改进LSSVM算法的柔性飞机起落架智能半主动控制技术

提出了基于改进LSSVM算法的柔性飞机起落架智能半主动控制技术。充分考虑柔性飞机结构振动模态,构建飞机起落架智能半主动控制力学模型。根据半主动控制起落架结构,采用剪枝算法构造最小二乘支持向量机优化函数,使控制过程具有稀疏性。计算双气室缓冲器的气体弹力、油孔液压阻尼力和轮胎压力,分析飞机落下、滑跑在动力学模型中的非线性动力学特征。构造起落架二次型性能指标函数,用线性二次型调节器设计起落架最优控制结构,导出最优控制律。由实验结果可知:该技术在缓冲距离为0.25 m时功量达到最大为0.9×10^(5)N,与实际着陆功量控制效果一致;最大位移为0.47 m,仅与实际存在最大为0.01 m的误差,使飞机在平衡位置减少振动响应,保持飞机起落稳定。

基于改进遗传算法的磁流变阻尼半主动控制系统整体优化

为解决磁流变阻尼半主动控制系统中控制算法参数、阻尼器参数与布置位置优化问题,提出一种改进的自适应小生境遗传算法.该遗传算法在选择策略、交叉和变异操作、交叉概率和变异概率的自适应调整等方面作了改进,并同时采用预选择机制和共享机制这两种小生境技术.算例分析结果表明:改进的自适应小生境遗传算法和改进的基本遗传算法优化结果总体一致,表明前者分析结果是正确的;前者首次得到最优解耗费的机时比后者平均少32.7%,可见前者比后者收敛速度更快;30次优化分析结果表明,前者比后者稳定性更强;经前者优化的磁流变阻尼半主动控制系统取得良好减振效果,El Centro波、集集波、人工波输入时,半主动控制结构层间位移角和绝对加速度的最大值较无控时分别平均减小64.1%、54.7%、55.9%.算例表明了改进的自适应小生境遗传算法的有效性,实现了对磁流变阻尼半主动控制系统的整体优化.

风浪流耦合场下EIMD-斜拉桥的半主动控制方法

为了减少斜拉桥过大的振动响应,本文根据新型电磁惯性质量阻尼器的优点,以双塔双索面钢箱梁斜拉桥模型为算例,提出基于新型电磁惯性质量阻尼器斜拉桥半主动控制方法,并对其进行仿真分析,以主梁跨中节点的动力响应特性为控制目标,验证了文中方法的有效性。研究结果表明:相较于线性二次型调节器的主动控制方法,文中的半主动控制方法的斜拉桥位移控振率为77.3%,加速度控振率为64.3%,控制系统的外部能量需求有所降低,阻尼系数控制在由新型电磁惯性质量阻尼器提供的合理范围内,能实现更优的控制效果。文中方法可为斜拉桥在复杂环境下的系统控制提供理论参考。

磁流变阻尼器改进型多项式建模及其半主动控制应用

针对磁流变阻尼器动态建模中存在的模型复杂、拟合精度差、计算速度慢等问题,文中提出一种改进型“速度分级多项式模型”。该模型在传统多项式模型的基础上加入两个速度切换点,在不同速度段分别采用不同函数进行拟合,从而在保证模型拟合精度的同时,有效避免了Runge振荡现象,也适当提高了计算速度。以RD-8040-1型号阻尼器为对象,对其进行特性测试和模型参数辨识。将该模型替换CRH3高速动车组二系横向减振器,采用开关天棚阻尼控制策略实现高速动车组二系悬挂的横向半主动控制整车动力学仿真,仿真模型中考虑到磁流变阻尼器卸荷、响应时滞等实际特性。结果表明,基于磁流变阻尼器的二系悬挂半主动控制能有效抑制高速列车的横向振动,与被动悬挂相比,在速度300 km/h直线运行工况下,车体横向加速度幅值谱最大幅值和加速度均方根值分别下降38.1%和37.6%。

一种近场地震结构振动半主动控制方法

【目的】发展一种近场地震结构振动半主动控制方法。采用神经模糊模型来描述SMA应变率、温度相关的非线性力学行为。【方法】基于非支配遗传算法设计了自组织模糊控制器实现对结构的半主动控制,结合近场地震特点,以最大层间位移和各层绝对加速度峰值为性能控制指标,调整模糊管理规则实现多目标启发式优化。最后采用非线性时程分析程序,比对分析了受控和无控三层框架,研究了该方法对近场地震结构振动控制性能。【结果】研究结果表明,近场地震作用下,在不增加结构加速度响应的基础上,有效地减小主体结构位移和损伤,实现了对结构振动的有效控制。

粘滞流体变阻尼半主动控制器对结构抗震控制的试验研究

设计了一种粘滞流体变阻尼半主动控制器 ,对该阻尼器的力学性能进行了试验研究。通过试验 ,建立了该阻尼器的力学模型。将该阻尼器安装在五层钢框架模型上 ,进行了模拟地震振动台试验。试验中分别采用了不同的控制算法 ,并输入了不同的地震波 ,试验结果证明了该种阻尼器可以有效地控制结构的地震反应。最后 ,对该种粘滞阻尼器控制结构的地震反应进行了仿真分析。

轨道车辆二系横向减振器半主动控制仿真研究

文章提出了一种同时控制车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量及摇头振动在横向方向上的分量的半主动悬挂控制策略,并以某轨道车辆为研究对象,采用动力学软件和控制软件,建立车辆动力学-半主动控制模型,研究二系横向减振器半主动悬挂下车辆振动的变化规律。结果表明:半主动悬挂相比被动悬挂只改变车体振动主频为1 Hz附近时的振动加速度幅值,基本不改变振动的主频;采用半主动悬挂方式后,车体横向平稳性指标最大优化11.77%,车体振动加速度均方根最大优化21.77%,车体振动加速度最大值绝对值最大优化14.73%;为了保证半主动悬挂控制的效果,需将二系横向减振器的半主动响应时滞时间控制在60 ms以内。

悬挂式PRT车辆半主动控制策略研究

针对悬挂式个人快速运输(PRT)车辆在曲线运行过程中横向稳定性差的问题,文章提出了一种基于磁流变阻尼器(MRD)和模糊比例积分微分(PID)控制的半主动悬挂系统方案。通过MRD力学特性试验、MRD正向和逆向模型的建立、模糊PID控制器的建立,采用UM软件与MATLAB/Simulink联合仿真的方法,对采用被动悬挂系统和半主动悬挂系统的悬挂式PRT车辆的横向、垂向加速度进行对比分析。结果表明,相较于采用被动悬挂系统悬挂式PRT车辆,采用半主动悬挂系统的悬挂式PRT车辆在运行过程中的横向加速度峰值由0.2676降到0.2309,降低了13.71%,垂向加速度峰值由0.1291降到0.1074,降低了16.81%,即基于MRD和模糊PID控制的悬挂式PRT车辆半主动控制策略是可行的。

斜拉桥拉索的MR半主动控制研究

根据LQR最优控制理论,结合面向速度剪切(Clipped Optimal)控制算法及修正的磁流变(MR)阻尼器Bouc Wen模型,提出了LQR Clipped半主动控制算法,应用拉索振动的差分离散模型,对斜拉索的面内振动进行了被动、主动及半主动控制研究,分析了MR阻尼器对斜拉索的振动控制效果。研究结果表明:MR阻尼器被动控制能够提供的模态阻尼比可以达到最优油阻尼器控制的值,但MR被动控制存在一个最优输入电压,最优电压值与需控制的第几阶模态有关;与油阻尼器被动控制相比,MR半主动控制可以有效地提高模态阻尼比,尤其在阻尼器位置距索端很近时仍有较好的控制效果。

TIOC半主动控制算法在相邻结构地震响应控制上的应用

在相邻结构间连接磁流变(MR)阻尼器可以有效减小两边建筑物的地震响应,同时也能通过控制建筑物之间的相对位移来防止碰撞。将基于信赖域的瞬时最优半主动控制算法(TIOC)应用于MR阻尼器连接的相邻结构振动控制问题中,首先由相邻结构动力方程出发建立了半主动控制问题的最优化方程组,进而得到TIOC半主动控制算法相应的带有限界约束的最小值问题在每个时间步求解TIOC最优半主动控制力。最后通过一安装有MR阻尼器的相邻建筑物的数值仿真分析对算法进行了验证。结果表明:T1OC半主动控制算法可以有效减小结构的地震响应;与Clipped-opti-mal控制算法相比在多阻尼器工况可以更好地控制相邻结构之间的相对位移;TIOC控制算法具有很好的适应性,可以通过改变算法中的控制目标函数使相应的控制效果发生明显改变,因此在实际应用中应该谨慎选取目标函数。

主动变刚度阻尼多振型半主动控制研究

探讨了开关型半主动控制算法的研究现状,基于单步状态预测控制律,提出了针对高层建筑多自由度结构体系AVS/D(主动变刚度阻尼)多振型开关控制律。通过算例仿真分析与其它开关控制律作了比较,结果表明这种开关控制律是可行的、有效的。特别是在多自由度结构体系振动过程中有多个振型同时在受控结构的反应中起主要作用时,本文提出的开关控制律比其它振型开关控制律有更好的控制效果。

基于可调频亥姆霍兹共振器的封闭空间噪声自适应半主动控制

针对实际中声场激励频率可能发生变化的情况,研究采用自适应频率可调的亥姆霍兹共振器吸声器来跟踪激扰频率从而控制封闭空间噪声。建立了封闭声腔与亥姆霍兹共振器耦合的频域模型与时域控制模型,并给出了三种频率调谐控制算法,即亥姆霍兹共振器开口处声压幅值最小和内部声压幅值最大,以及判断内部声压幅值和开口处声压幅值的点积值趋零(点积值法)。理论分析和数值计算结果表明点积值法调频效果明显优于其它两种算法。采用并设计一种颈部面积可调的可调频亥姆霍兹共振器,利用点积值调频算法进行了单频和带宽信号激励下封闭空间噪声控制仿真和单频激励下实验研究,结果表明:点积值调频算法具有较好的频率调节性能和调节精度,并取得了理想的噪声控制效果,验证了理论模型正确性及调频算法的有效性。

高速机车悬架系统磁流变阻尼器试验建模与半主动控制

针对磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统,设计并制作了一个剪切阀式磁流变阻尼器,在液压伺服试验机上对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了试验研究;提出了一种修正的Bouc-Wen模型,并用优化方法确定了模型的参数:建立了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统模型,运用中心流形定理分析了半主动悬架系统的稳定性;提出了一种半主动控制策略,仿真验证了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统的有效性。

ER/MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的半主动控制

本文建立了用ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应半主动控制的设计计算方法。文中，在导出了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器力学模型的基础上，建立了ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的基本方程，并根据瞬时最优主动控制的原则，提出了 ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑地震反应半主动控制的基于最优主动控制位移的“开关－耗能”半主动控制策略。应用本文方法对主楼２０层、裙房５层的计算结构受控地震反应的模拟计算结果表明：耦联主楼和裙房的半主动的ＥＲ／ＭＲ智能阻尼器可有效地抑制带裙房高层建筑结构地震反应的鞭梢效应．并可均匀地减小结构各层的地震反应，是一种简单、方便和有效的智能控制装置。

振动半主动控制技术的进展

综述了振动半主动控制技术的新进步 ,介绍了可控减振环节、控制策略等方面的发展 ,给出了一些已获得实验支持的结果 ,并指出了该领域今后值得关注的一些问题。

基于天棚和地棚混合阻尼的高速车辆横向减振器半主动控制

在研究抑制高速轨道车辆横向振动时,传统天棚阻尼控制方法使车体的横向振动降低的同时,却增加了转向架和轮对的横向振动,导致机车高速运行时脱轨的可能性变大,运行安全性降低。针对上述问题,在Adams/Rial中建立了轨道车辆单节拖车的整车模型,利用Matlab/Simulink工具,结合天棚阻尼控制和地棚阻尼控制特点,研究了混合阻尼控制对高速列车横向振动的抑制作用。结果表明,混合天棚阻尼控制综合考虑了高速车辆运行时的舒适性和安全性,使高速车辆具有更好的综合性能。

磁流变阻尼器对高层建筑风振反应的半主动控制

本文探讨了磁流变阻尼器在高层建筑风振控制中的应用，在经典线性最优控制理论的基础上，根据磁 流变阻尼器的特点，提出了一种新型的半主动控制策略。应用该方法对－４０层的钢结构的风振反应进行了 计算机模拟，结果表明，采用磁流变阻尼器对高层建筑进行半主动控制能够有效减小结构的风振反应。

基于ADAMS-MATLAB联合仿真的汽车悬架半主动控制

利用ADAMS建立了随机激励四分之一汽车悬架模型,利用MATLAB设计了一种基于改进Bingham模型的汽车半主动控制策略,然后进行ADAMS-MATLAB联合仿真,深入研究了被动控制、半主动开关控制及基于改进Bingham模型的半主动控制的效果。研究发现,采用所提出的基于改进Bingham模型的半主动控制策略后,汽车悬架系统的车身加速度、悬架变形、车轮动载、车轮侧滑移分别比被动控制下降27%、17.6%,、9.7%、18.6%,而半主动开关控制只比被动控制下降19.6%、9.2%、7.4%、9.3%。这说明所提出的基于改进Bingham模型的半主动控制策略大大优于其他两种控制策略。

半主动控制起落架缓冲性能初步研究

建立了半主动控制起落架缓冲动力学数学模型,模型中流量系数是油孔等效面积、流量或压差的函数,不再是固定值,而是变量。利用定油孔起落架的落震试验对该模型进行了校验。设计了两个简单控制律,第一个控制律按传统变油孔设计准则给定,第二个控制律按给定吸收功量时峰值载荷最小的准则设计。通过数字仿真对这两种控制律下的起落架和被动式起落架的缓冲性能进行比较。结果表明,半主动控制在提高起落架缓冲性方面有较大潜力。