斜拉索-磁流变阻尼器系统半主动控制的神经网络法

磁流变阻尼器具有良好的可变阻尼特性 ,能用于结构的半主动控制。针对斜拉桥拉索 -磁流变阻尼器系统 ,本文提出了利用神经控制器进行半主动控制的神经网络法 ,该神经控制器根据过去时刻的加速度响应和控制信号预测下一时间步的控制信号 ,并给出了训练方法及开展了数值仿真研究。仿真结果显示 ,采用神经网络半主动控制能取得很好的减振效果 。

斜拉索-磁流变阻尼器系统的频域自适应控制

基于频域LQG控制与Hilbert-Huang变换(HHT),并考虑磁流变(MR)阻尼器动力学,提出斜拉索振动的频域自适应控制方法.由HHT识别受控拉索的瞬时振动状态,自适应调节控制器,提高对目标特征频率的追踪能力,且避免时域LQG控制需要对权参数进行试算选取的问题.为验证所提出的自适应频域LQG(i AFLQG)控制算法的有效性,通过与MR被动控制及时域LQG半主动控制相比较,结果表明:i AFLQG控制能够更高效地利用MR阻尼器的动力特性达到最佳的拉索减振效果.

机动飞行下磁流变阻尼器-转子系统动力学特性

航空发动机在机动飞行过程中,工作条件非常恶劣,飞行过程会产生不规则的瞬态振动,易引发故障。采用有限元法建立机动飞行下基于双线性本构方程的磁流变阻尼器-转子系统有限元模型,并利用Newmark-β数值方法进行求解,研究转子系统在机动飞行过程中的动态特性。在此基础上,考虑磁流变阻尼器作用,研究其对冲击载荷下转子系统瞬态及稳态响应的影响。结果表明,机动飞行开始和结束瞬间会产生瞬态冲击,激发转子系统一阶模态响应。在合适的电流作用下,变阻尼器可以有效抑制机动飞行过程中转子系统瞬态及稳态响应。此外,在机动飞行下,由于轴颈离心率较大,易导致磁流变阻尼器产生非线性行为。

基于磁流变阻尼器的滚珠丝杠进给系统主动抑振研究

针对滚珠丝杠进给系统轴向振动影响工件的加工质量和精度保持性的问题,将磁流变阻尼器应用于机床滚珠丝杠进给系统轴向抑振。设计磁流变阻尼器,进行磁流变阻尼器阻尼特性试验,采用最小二乘法和BP神经网络对阻尼力进行了辨识。建立带有磁流变阻尼器的机床滚珠丝杠进给系统单自由度振动模型,基于Runge-Kutta法计算了系统的动态响应。通过数值计算发现:阻尼器输入电流由零逐渐增大时,系统能够快速趋向于稳定;由幅频曲线可以看出,磁流变阻尼器抑制滚珠丝杠进给系统的振动是可行的。最后试验验证了磁流变阻尼器能够很好地抑制滚珠丝杠进给系统的振动。

利用黏-弹-塑性模型对磁流变阻尼器动力学性能预测与分析

为了建模合适的参数模型来描述阻尼器的动态输出特性,发挥磁流变阻尼器工程应用中的半主动控制优势。本文的研究在激励频率和振幅为5 Hz和10 mm条件下,利用振动系统测试磁流变阻尼器在不同激励电流下得到动态输出特性,在此基础上利用黏-弹-塑性参数模型,采用果蝇优化算法对所有电流下的实测结果进行预测并对其结果展开分析讨论。研究结果表明该阻尼器的输出力能够跟随外部位移随时间变化情况;阻尼力随激励电流增大表现出先缓慢增大后显著增大的特性,这表明该阻尼器具有依赖输入电流的可控性,为实现工程应用中的半主动控制提供条件。并讨论了产生这种现象的原因在于不同电流下颗粒于基体间的相互作用。预测结果表明利用果蝇优化算法,黏-弹-塑性参数模型能够很好的描述实测结果。

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.

重型车辆半主动磁流变悬架系统动态逆自抗扰控制器设计

针对现有重型车辆半主动磁流变悬架系统控制方法受模型中存在非仿射问题和控制增益不确定等问题,提出了一种引入动态逆的线性自抗扰控制器的设计方法。设计了线性扩张状态观测器和动态逆控制器,线性扩张状态观测器估计系统的状态和总和扰动,动态逆用以求解非仿射情况下的控制律。通过仿真试验表明,悬架系统所要求的性能指标明显改善,定量分析得到半主动动态逆线性自抗扰磁流变悬架的车体垂直加速度均方根值与被动悬架和半主动线性自抗扰磁流变悬架相比,分别下降了38.9%、17.8%,悬架动行程下降了7.8%、1.8%,车轮动变形下降了26.5%、11.5%,半主动动态逆线性自抗扰磁流变悬架性能明显优于被动悬架和半主动线性自抗扰磁流变悬架。因此,动态逆线性自抗扰控制技术既解决了重型车辆半主动磁流变悬架系统模型中存在的非仿射问题,同时也避免了经典线性自抗扰控制中控制增益标称值选取困难的问题,可以广泛应用于实际工程中。

基于磁流变阻尼器电梯张力控制研究

电梯高速运行过程中的张力控制是当前高速电梯领域急需解决的关键问题。为此,将磁流变阻尼器作为控制器,对电梯的张力进行控制研究。选用Bouc-Wen模型建立磁流变阻尼器的动力学模型,并建立基于磁流变阻尼器的电梯系统张力控制方程,分析电梯运行过程的张力变化。分析结果表明,含有磁流变阻尼器的电梯系统张力减小得更为明显,说明磁流变阻尼器在电梯系统中能够有效控制电梯系统的张力波动。文章提供的基于磁流变阻尼器控制电梯张力的方法,为进一步研究电梯系统的张力抑制提供了一定参考价值。

斜拉索磁流变液阻尼器半主动振动控制系统的设计与应用

桥梁斜拉索是一种小阻尼、大柔度结构,在各种环境荷载作用下极易发生剧烈振动,因此迫切需要采取一定的措施来提高斜拉索的耐久性和安全性。本文针对山东滨州黄河公路大桥的减振需要,研究了基于磁流变液阻尼器的半主动振动控制系统的设计、材料与器件的性能实验以及现场振动控制实验。

斜拉索-磁流变阻尼器非脆弱减振控制器研究

以抑制振荡幅值和时间为目标,针对斜拉索磁流变阻尼器外部扰动和减振控制器参数不确定性问题,提出一种多性能指标约束下的非脆弱减振控制器设计方法。基于线性矩阵不等式(LMI)理论,利用H∞性能指标抑制外部扰动,并以区域极点配置表征减振控制的快速性与稳定性,以方差表征小振幅和振动速度。通过Matlab中LMI工具箱对多LMI约束和线性目标函数的凸优化问题进行求解,给出了多性能指标约束的非脆弱减振控制器设计形式。以浙江省某跨海大桥C22、C13号斜拉索为实例,进行了仿真验证。结果表明,在不同随机扰动下,该方法设计的减振控制器使不同拉索振动状态的振幅分别降低57.805%、74.395%,收敛时间分别缩短56.705%、77.845%。

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从 Bingham模型出发 ,推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式 ;利用 Langrange方程建立了磁流变液阻尼器 -单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程 ,为转子系统动力特性的理论分析奠定基础。

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(Ⅱ):双盘悬臂转子

利用 Langrange方程建立了磁流变液阻尼器 -双盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程 。

磁流变阻尼器滞回性能试验与计算模型分析

为研究磁流变阻尼器(MRD)的力学性能,共完成了11组轴向往复荷载作用下MRD力学性能试验,分别考虑了电流大小、峰值点位移、加载速率和电流控制方式等因素的影响,分析了MRD阻尼力-位移曲线变化规律和各阶段特征。结果表明:轴向往复荷载作用下,MRD峰值点阻尼力基本随电流大小呈线性增长;峰值点位移小于初始位移时,MRD峰值点阻尼力较小,峰值点位移大于初始位移时,MRD峰值点阻尼力较为稳定;MRD峰值点阻尼力随加载速率的增大而增大;加载过程中关闭电流,MRD阻尼力将迅速降低至0 A时阻尼力,若继续通电,则MRD阻尼力仍能在较短加载位移后达到稳定状态。最后,建立了考虑电流大小、峰值点位移、加载速率及电流控制方式等影响因素的MRD阻尼力-位移曲线计算模型,经验证,计算曲线与试验曲线能较好地吻合。

斜拉索-磁流变阻尼器多性能约束下的减振控制算法

提出一种极点和方差指标约束下的斜拉索-磁流变减振控制算法。基于Halmiton原理与切比雪夫级数求解方法建立斜拉索-阻尼器减振控制系统状态空间方程。以极点表达减振控制快速性和稳定性约束,以方差表达小振幅和振速约束,基于凸优化理论,给出满足相容快速性、稳定性、小振幅以及振速指标约束下的磁流变半主动减振控制算法。最后,以某斜拉桥C20号斜拉索为例进行仿真验证。结果表明,给出的减振控制算法能保证斜拉索在随机外界激励下的快速性稳定性,且有效抑制拉索的振幅,减振效果良好。

双线圈式磁流变阻尼器优化设计及减振特性试验研究

采用整体磁通路径规划与部件设计相结合的设计方法,得出一种基于挤压工作模式的双线圈磁流变阻尼器。阻尼器在设计形成闭合磁回路基础上,综合考虑磁场性质、磁路性质、阻尼器结构特征以及三者之间的相互作用和对磁回路的反馈作用,得出初始结构参数;采用模拟退火算法对关键参数进行多目标优化,使阻尼器综合性能达到最优,总结得出磁流变阻尼器的设计方法。通过多维度磁场测量实验台对油膜工作面处磁场进行测量,验证了不同激励电流下双线圈磁流变阻尼器的测量值与仿真值吻合性良好。最后,将优化后的双线圈磁流变阻尼器引入到转子系统中,搭建了磁流变阻尼器支承下转子实验台,进行磁流变阻尼器支承下转子系统不平衡响应试验,发现适合的电流作用下,磁流变阻尼器可为转子系统提供有效的阻尼,大幅抑制转子系统在临界转速附近的振动幅值;在过大的电流作用下,磁流变阻尼器的刚度效应起主要作用,其会限制磁流变阻尼器间隙中的油膜挤压作用,进而削弱磁流变阻尼器的阻尼效应。该研究为磁流变阻尼器的设计提供了一定的指导,并具有潜在的应用价值。

斜拉桥拉索磁流变阻尼器减振技术研究

采用数值仿真和现场试验对磁流变阻尼器的减振性能进行了研究。数值仿真计算评估了磁流变阻尼器安装高度、外部激励、阻尼器输入电压等参数对拉索系统模态阻尼比的影响 ,结果表明磁流变阻尼器具有良好的阻尼可调特性 ,调节阻尼器的输入电压可以获得拉索系统的最佳模态阻尼比 ;现场试验表明 ,安装该阻尼器后 ,拉索系统的模态阻尼比提高 3～ 6倍 ,并存在一优化电压 ,在该电压下模态阻尼比达到最大 ;实际风雨振时的现场观测结果显示 ,磁流变阻尼器具有很好的减振效果 ;拉索磁流变阻尼器减振技术已在岳阳洞庭湖大桥全桥实施 。

磁流变阻尼器对斜拉索减振效果的试验研究

采用磁流变阻尼器作为被动控制器件 ,以钱江三桥南岸 15 4 m长的斜拉索为试验对象 ,通过阶跃激励的方法获得斜拉索振动的自由衰减信号。对采集到的信号进行小波分解、希尔伯特变换识别系统的等效阻尼比。据此来判断磁流变阻尼器在施加不同电压情况下对索前三阶模态振动的减振效果 ,并与油阻尼器的制振效果进行比较。试验结果表明磁流变阻尼器作为被动控制器件时制振效果明显 ,优于油阻尼器且控制的频域范围要比油阻尼器的广 ;当供电失效时也可满足索减振的要求。索的各阶共振峰频率在安装 MR阻尼器后发生稍许漂移。

斜拉索磁流变智能阻尼控制系统分析与设计

在结构主动、半主动和智能控制系统优化设计方法的基础上,研究了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统的设计方法,并采用所建立的设计方法完成了山东滨州黄河公路大桥斜拉索磁流变智能阻尼减振系统的优化设计。采用限界HROVAT最优控制算法确定磁流变阻尼器的半主动控制力,数值计算了斜拉索磁流变阻尼控制系统的风振反应。进一步分析比较了主动控制、半主动控制、Passive-on被动控制和Passive-off被动控制策略下的磁流变阻尼器控制斜拉索风致振动的控制效果,验证了磁流变阻尼器优化设计方法的正确性和磁流变阻尼器控制策略的有效性。

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。

磁流变阻尼器在斜拉索减振中的应用

大跨度斜拉桥拉索的大幅振动及其控制越来越引起人们的重视 ,应用磁流变阻尼器进行拉索减振是一种新的探索。文中介绍在洞庭湖大桥应用磁流变阻尼器进行拉索减振的试验研究情况 ,得到了安装阻尼器前后拉索的动力特性 ,结果显示拉索系统的模态频率在安装阻尼器后增大了 3 %～ 4% ,模态阻尼比无阻尼器时增大了 3倍～ 6倍。磁流变阻尼器的减振效果经历了实际风雨振的检验 ,在其他拉索发生大幅振动的情况下 ,装有磁流变阻尼器的拉索稳定如常 ,其振幅减小 2 0倍～ 3 0倍。证明该阻尼器是拉索减振的有效手段。