主动变刚度/阻尼控制算法研究

建立了主动变刚度／阻尼（ＡＶＳＤ）控制系统的理论模型；基于瞬时最优控制算法推导了ＡＶＳＤ系统的开关控制律，并从控制结构的层间位移出发提出了一种直接根据结构动力反应符号确定的开关控制律。对这两种控制律进行了计算机仿真分析，研究了控制装置的参数对控制效果的影响规律，并比较了这两种控制律的控制效果。

结构半主动控制的新技术──主动变刚度/阻尼控制

本文首先介绍主动变刚度和主动变阻尼控制系统的研究进展情况，进而介绍基于这两种控制系统的有机结合的一种崭新的半主动控制技术一主动变刚度阻尼控制（AVSD），指出了AVSD系统几个急需解决的问题。

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.

柔性底层结构的主动变刚度/阻尼抗震控制

提出了一种适用于柔性底层结构抗震控制的主动变刚度 /阻尼装置 ,建立了安装此装置的柔性底层结构的地震反应方程 .算例表明 ,该装置对柔性底层结构的地震反应有良好的控制作用 .此外 ,还讨论了该装置的刚度和阻尼对控制效果的影响 .

基于变刚度的自动制孔末端执行器半主动振动控制方法研究

自动制孔机器人末端执行器在制孔过程中会产生轴向振动,甚至会引起机体颤振,导致制孔精度降低,因此提出一种变刚度半主动振动控制方法。首先在分析各参数对振动控制器绝对位移传递率影响的基础上,优化了无扰动情况下的被动系统参数,并对其振动控制效果进行了仿真;然后运用绝对位移传递率图像特征分析法,获得激励频率与位移传递率的关系,通过调节吸振器刚度,使振动控制器的位移传递率随激励频率变化保持在最佳状态;最后运用MATLAB仿真验证了该方法的可行性。

非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制

提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法，通过对５层钢框架试验模型的仿真计算，分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明：所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。

结构主动变刚度·阻尼控制系统及其优化设计

介绍了一种新型开关控制型的半主动控制系统——主动变刚度.阻尼(AVS.D)系统的装置组成及其减振控制机理,阐述了该系统所特有的反应放大原理,建立了该控制系统的运动方程。基于瞬时最优控制的思想推导了该控制系统的开关控制律。为了充分发挥该控制装置的作用,优化了主动变刚度.阻尼装置的参数设计,并基于遗传算法研究了主动变刚度.阻尼装置在结构中的空间位置优化方法。计算机仿真分析结果显示,主动变刚度.阻尼系统是一种性能非常优越的半主动控制系统,所推导的瞬时最优半主动开关控制律是很有效的。对不同数目的主动变刚度.阻尼装置进行位置优化,结果表明,所提出的位置优化方法对于优化多个主动变刚度.阻尼装置的位置是相当高效的,可以最大限度地发挥该控制系统的性能。

主动变刚度-阻尼系统预测最优控制的理论与试验研究

介绍了一种具有自主知识产权的新型开关控制型半主动控制系统——主动变刚度.阻尼(AVS.D)系统的减振控制机理,建立了AVS.D结构振动控制体系的运动方程。为了合理补偿AVS.D系统实时控制过程中不可避免地存在着的控制时滞,本文提出一种预测最优控制算法,推导了其开关控制律。为了检验AVS.D系统的减震控制效果及预测最优控制算法的有效性,我们设计研制出AVS.D装置,编制了AVS.D系统预测最优控制的实时控制软件,在某单层钢框架模型上进行了AVS.D系统的模拟地震振动台试验,比较了不同控制方式时的减震效果。研究结果表明,本文所提出的预测最优控制算法是非常有效的,可推广应用于所有开关控制型半主动控制系统。AVS.D系统具有反应放大功能,经济可靠、安全有效,可望有较好的工程应用前景。

主动变刚度／阻尼系统的变结构控制

本文提出了主动变刚度／阻尼（ＡＶＳＤ）控制系统的理论模型，分析这一半主动控制系统的工作原理，基于变结构控制理论（ＶＳＣ）推导了ＡＶＳＤ控制系统全状态输出反馈控制律，还从实际工作应用出发，提出了一种只需观测系统部分状态的直接输出反馈的开关控制律。

可变刚度和阻尼的半主动悬架控制方法研究

以一自由度半主动悬架模型为研究对象,通过调节模型中的阻尼来实现悬架刚度和阻尼的同时可调。建立5种不同的开关阻尼控制形式及被动悬架模型,分别以正弦输入和白噪声输入作为路面输入激励,在MATLAB中建模并仿真。从幅频响应和时频响应两个方面分析仿真结果,得出开关阻尼控制方法能有效的改善车辆平顺性的理论依据。

主动变刚度·阻尼系统的滑动模态控制

采用滑动模态控制理论设计主动变刚度·阻尼系统的开关控制律 ,并在此基础上提出一种旨在减少开关切换次数的界限开关控制律 。

考虑时滞问题的磁流变阻尼器半主动悬架最优控制

针对磁流变阻尼器(MRD)的半主动悬架控制问题,建立了双曲正切模型的MRD力学模型,并利用遗传算法对模型各参数进行辨识。引入BUCK降压电路作为驱动电路,实现对MRD输入电流的连续可控。由于MRD在工作中会出现一定程度的响应时滞,对控制性能会造成一定程度的影响。针对此问题,根据泰勒级数展开法,建立了扩展状态空间方程,并结合LQG控制理论,实现对未来时刻理想控制力的预测。最后以凸包路面作为输入,分别对被动悬架、基于LQG控制的半主动悬架以及结合泰勒级数的LQG(TLQG)控制的半主动悬架进行仿真分析。结果表明,在考虑响应时滞的情况下,基于TLQG控制的磁流变半主动悬架具有更好的控制性能。

变刚度和阻尼半主动悬架的模糊控制研究

为提高车辆的乘坐舒适性,建立了一种新型的四自由度的变刚度和阻尼半主动悬架模型。根据模糊控制理论,设计了两种适用于此模型的模糊控制器:常规模糊控制器和变论域模糊控制器。在MATLAB/SIMULINK仿真软件中建模,以积分白噪声随机路面输入作为激励,对被动悬架模型、常规模糊控制和变论域模糊控制的半主动悬架模型进行了仿真。仿真结果表明,与被动悬架相比,变刚度和阻尼半主动悬架能够有效降低车身垂直加速度和车身俯仰角加速度,有效地提高了车辆的乘坐舒适性。同时还表明,悬架的变论域模糊控制的减振效果优于常规模糊控制的。

新型主动变刚度阻尼器的滑动模态控制及仿真分析

设计出一种新型主动变刚度阻尼装置,该装置可向受控结构提供两种等效刚度,使受控结构能主动地避开地震动卓越频率而永远处于非共振的状态。基于变结构控制理论的滑动模态控制算法,推导了该新型阻尼器的两种开关控制律。仿真分析结果表明,这种新型主动变刚度阻尼器的减震效果是非常明显的,可取得明显优于被动控制的减震效果。两种控制律中,连续型滑动模态控制律可以更充分地发挥该新型阻尼器的性能,取得更好的控制效果。

跨座式单轨受电弓滑模变结构半主动控制方法研究

跨座式单轨列车采用刚性接触网,运行中往往会产生强烈的刚性振动与剧烈的接触力波动,直接影响受电弓受流质量和使用寿命。提出了一种跨座式单轨受电弓滑模变结构半主动控制方法。分别选择二元受电弓模型和磁流变阻尼作为研究对象和操动机构。首先,以跨座式单轨弓网耦合关系为基础,从理论分析入手提出了弓网耦合模型,得到了其动力学方程;其次,在上述理论支持下,通过Simulink仿真手段,结合滑模变结构控制搭建受电弓主动控制系统;最后,建立磁流变阻尼器的逆向模型,实现了受电弓的半主动控制。当磁流变阻尼器接收到控制器传递的控制信号后,通过调节电流,输出期望控制力并最终作用于受电弓上,有效解决了接触力波动剧烈的问题。通过实验证明,所提方法对弓网接触力控制更加准确,大幅降低弓网接触力波动标准差,降幅超过17.34%,且规避了弓网系统离线情况的发生,验证了所提方法在改善弓网受流质量和延长受电弓使用寿命上的稳定性和优越性。

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。

变刚度半主动控制结构的拟振型分解法

First,the equivalent relationship between single-degree-of-freedom structures with active variable stiffness (AVS) systems and special linear structures is established,and the equivalent additional stiffness ratio and the equivalent additional damping ratio are determined.Then,an approximate mode decomposition (AMD) method is proposed for multi-degree-of-freedom (MDOF) structures with AVS systems.The accuracy of the method is discussed and improved using revising parameters.Simulation results indicate that the AMD method is effective in estimating the maximum relative displacements and the maximum interstory drifts of MDOF structures with AVS systems.The study provides a foundation for the seismic design method of structures with AVS systems.

采用磁流变阻尼的一种改进型半主动控制汽车悬架研究

以磁流变阻尼器作为汽车悬架的阻尼器 ,研究了一种改进的半主动控制策略在确定性激励和随机激励下的运行效果。为了便于比较 ,还研究了被动控制、半主动 on- off控制和主动控制悬架的运行情况。研究结果表明 ,半主动控制策略的控制效果很好 ,使汽车的乘坐舒适性显著提高 ,对安全性和稳定性并无明显地影响。由于磁流变阻尼的优良特性 ,使得该控制策略具有很大的应用前景。

基于磁流变阻尼器的半主动车辆座椅悬架模糊控制研究

设计基于磁流变阻尼器的半主动车辆座椅悬架系统的模糊控制器。用ADAMS对系统建立三维多刚体动力学模型,用MATLAB设计系统模糊控制器,并联合两者对整个系统进行仿真。仿真和台架试验结果表明,模糊控制策略能使该系统较好抑制垂直振动加速度,提高乘坐的舒适性。

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。