磁悬浮支承振动半主动控制设计与仿真

利用DSP作为控制算法的核心器件,搭建了半主动减振系统,并将其应用于双层隔振系统中。通过调节PID控制器参数,改变电磁力从而获得系统的最佳刚度和阻尼。针对磁悬浮支承双层隔振系统的非线性和工作过程的复杂性,利用Simulink在非线性控制系统领域的仿真优势,建立磁悬浮支承的数学模型,将模糊控制、神经元控制分别和PID控制相结合进行仿真对比,仿真实验表明,神经元PID控制的动态性能和稳定性最佳,为磁悬浮浮筏隔振系统进行变刚度变阻尼控制提供可遵循的依据。

馈能式半主动悬架振动自适应最优容错控制

为有效抑制馈能式半主动悬架在不确定因素下的振动,建立悬架机电耦合动力学模型,研究悬架能量转换效率随电参数的变化规律;推导自适应最优容错控制增益,分别在时域和频域中研究悬架的隔振能力;通过构建Lyapunov方程,建立悬架自适应最优容错控制策略的鲁棒性能指标,研究关键参数对鲁棒性能指标的影响规律。研究结果表明:电参数对悬架能量转换效率影响显著,悬架在第2阶固有频率处能量转换效率较高;所提出的自适应最优容错控制策略能够在时域和频域有效抑制振动,其隔振能力明显优于被动控制和自供能模式,控制策略鲁棒性指标受发电模块电感和永磁体外径变化的影响最为显著。

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。

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。

采用ER阻尼器作斜拉索半主动振动控制的试验研究

提出了基于ER/MR阻尼器的半主动控制算法对斜拉索进行振动控制,并进行了振动控制试验。该算法建立在离散时间系统的基础上,并考虑了EP/MR阻尼器的力学特性而发展起来的,因此具有很大的应用价值。首先通过模态降阶的理论,减少了系统的自由度数目,使系统更易于控制。在阻尼器采用Bingham模型的半主动控制策略的基础上,应用更符合阻尼器实际力学特性的双粘性模型,提出了相应的改进办法。然后在试验室建立了缩尺比为1∶12的一根12m长的斜拉索试验模型,考虑到ER阻尼器与MR阻尼器具有相似的力学特性,选用ER阻尼器作为作动器,完成了斜拉索半主动振动控制的试验研究,并与理论结果进行了比较,两者吻合良好。

基于降阶模型的斜拉索振动的半主动神经网络控制

根据模态降阶理论,获得了斜拉索-阻尼器系统的降阶模型,有效地缩减了系统的自由度.根据ER/MR阻尼器特性和主动控制中LQG控制理论,建立了面向速度剪切的半主动LQG控制方法,并获得了很好的控制效果.本文设计了神经网络的观测器,使用的传感器数目大大减少,根据智能控制理论,设计了神经网络控制器,并提出采用该神经网络作斜拉索半主动控制的控制算法.振动仿真的结果表明,经过离线训练后的神经网络观测器和控制器,有效地抑制了斜拉索的振动.

MR阻尼器在海洋平台半主动振动控制中的应用

针对磁流变 ( MR)阻尼器对海洋平台的半主动振动控制效果进行研究 ,建立了海洋平台 MR半主动控制结构的数学模型 ,提出了基于现代最优控制理论的半主动控制方法 ,并对磁流变阻尼器的性能及恢复力模型进行了介绍 ,对磁流变阻尼器的参数进行了设计 ,以某典型的固定式导管架平台为算例 ,数值分析了 MR阻尼器对海洋平台振动控制的有效性 ,仿真结果表明 ,采用磁流变阻尼器对海洋平台进行半主动控制能够有效的减小平台的振动响应。

基于含间隙吸振器的半主动振动控制

提出一种基于刚度分段线性动力吸振器的半主动振动控制策略，通过调节弹性元件的间隙实现吸振器工作频率连续跟踪外激励频率的变化。文中根据基波平衡导出了使主系统近似完全消振所需的弹性元件间隙控制律。

采用压电开关分流电路技术的半主动振动控制

利用压电材料的正压电效应,设计出一种新型的状态开关型压电分流电路。由压电换能器将结构振动变形的应变能转化为电介能,当压电换能器极化表面的电荷积聚达到最大值时,闭合分流电路中的状态开关,分流电路短路,压电换能器上下表面的正负电荷中和抵消,以焦耳热的形式耗散掉电介能,达到抑制结构振动的目的。将这种振动控制技术应用于柔性悬臂梁的振动抑制,研究状态开关闭合持续时间对抑振效果的影响。实验结果表明,开关的闭合持续时间约为结构振动周期的1/10时,抑振效果最佳,悬臂梁第一阶稳态响应幅值降低量约为55%。

电流变液在大射电望远镜馈源支撑系统风振半主动控制中的应用

针对大射电望远镜悬索馈源支撑系统的随机风振响应问题 ,在简单介绍了电流变液及电流变阻尼器形式的基础上 ,设计了一种电流变可调阻尼器来实现大射电望远镜悬索馈源支撑系统风振的半主动控制 .详细推导了电流变可调阻尼器的力学模型 ,通过计算机仿真 ,验证了所设计的可调阻尼器的有效性 .

风力发电机叶片半主动多模态振动控制研究

风力发电机叶片是一种柔性体结构,转动时由于大气环境复杂容易发生多模态振动,对风力发电机的平稳运行非常不利。传统半主动控制方法对结构单模态振动有很好的控制效果,但该方法用在多模态振动控制中会降低机电能的转换效率,控制效果不佳。提出了一种利用状态观测器来观测结构多模态振动下的主要振动模态,利用压电材料及外接电路对其主要振动模态进行半主动振动控制的方法,建立了风力发电机叶片的结构模型及其观测系统,试验验证结果表明,该方法效果良好。

汽车悬架电流变阻尼半主动控制研究

以极小值原理为基础,设计优化阻尼变化律。减小汽车运行时的振动,然后采用最速下降算法进行优化阻尼变化律的数值计算。仿真结果表明,该时变阻尼能够综合地改善汽车运行的平顺性、安全性、稳定性,可以得到较为折衷的隔振效果,具有一定的理论及应用价值。

一种纵向垂向二维振动集成半主动可控座椅悬架系统的试验研究

工程车辆、越野车辆等非道路车辆在行进过程中,既会产生垂向振动,也会产生纵向振动,这些振动通过座椅传递到驾乘人员。为了同时控制座椅纵向和垂向振动,文章根据可实现二维隔振的集成半主动座椅悬架系统,基于“功能集成”结构设计概念,开发了一种基于磁流变(magnetorheological,MR)阻尼器的纵向、垂向二维振动集成半主动可控座椅悬架原型系统,搭建了基于该座椅悬架系统的快速控制原型试验系统,并试验测试与分析对比了其在被动控制、模糊控制以及天棚半主动控制情况下的振动控制效果。试验结果表明:开发的座椅悬架系统能够实现纵向和垂向2个方向的半主动振动控制;模糊控制和天棚半主动控制策略能够有效提升座椅的振动控制效果,其中天棚半主动控制效果更好。

基于磁流变技术的六自由度半主动隔振平台

针对精密仪器设备六自由度半主动隔振的需求,提出了一种基于新型双活塞磁流变液阻尼器的六自由度半主动隔振平台。首先,完成了阻尼器的研制,通过实验方法获得了阻尼器的动力学特性曲线,并建立了其双曲正切模型。其次,在新型阻尼器的基础上设计了一种基于Stewart平台结构的六自由度半主动隔振平台。对平台隔振性能仿真研究的结果表明,此平台在6个方向上都有明显的隔振效果。所提出的六自由度半主动隔振平台具有自身质量轻、结构紧凑的优点,并且隔振效果明显,满足精密仪器设备的六自由度半主动隔振需求。

基于状态观测器的智能悬臂梁自适应SSDV半主动振动控制研究

半主动振动控制因其不需精确的结构模型就能实现较好的振动控制效果,以航天器上使用的某种轻质复合材料制作的智能悬臂梁结构件为载体,设计一种基于状态观测器的自适应SSDV半主动控制方法对其进行振动控制研究,取得了较好的控制效果,状态观测器观测值误差在1%之内,一阶振动幅值减少了75.24%。这为航天器上柔性化和低刚度的悬臂结构件的振动控制提供一种有效可行的参考方法。

海上浮动风力发电机组支撑结构的动力学与振动控制研究(英文)

海上风能是可再生能源领域中增长最快的一种能源.与海岸边与近海处相比,远离海岸处的风更强、且更稳定,因此坐落在离海岸足够远处的海上风电场可以产生更多的风电、具有更长的运行寿命.它可以避免传统风电场的一些重大问题,比如视觉和噪音影响、对野生动物的潜在伤害等;但从技术角度看,直接在海底固定风力涡轮机是比较困难的.为此,提出了一些基于浮动支撑结构的建设性解决方案.这些方案面临着一个重要挑战,即减少浮动海上风力发电机组的磨损、确保其在浮动支撑机构引起的各种状况下都能正常工作.与底端固定的支撑机构相比,浮动支撑机构的运动范围被扩大了很多.首先分析了浮动支撑结构的负荷和动态响应,并设计了半主动控制器来减弱浮动风力涡轮机上的动态风力和波浪负载;然后提出采用输出反馈控制策略,避免了对系统状态的依赖.用H∞输出反馈控制技术来设计半主动控制算法,并运用一个调谐液柱阻尼器(TLCD)实现了该算法.通过数值模拟,对所获得的结果进行了验证.

空间柔性天线展开臂的半主动振动控制研究

大型柔性天线展开臂结构由于其尺寸大,阻尼和刚度小,其振动呈现明显的低频特性,且很难在短时间内迅速衰减,从而影响天线工作性能。传统的被动控制大都采用阻尼材料,通过增加阻尼的方法来进行控制,这种控制方法对低频柔性结构的控制效果是有限的。因此研究带负载的复合材料柔性展开臂结构的振动抑制问题,提出用压电元件粘贴在展开臂结构表面作为传感器和驱动器,用基于同步开关阻尼技术的自适应半主动振动控制方法控制压电驱动器,从而对展开臂结构实现振动控制。完成了展开臂模型的建立和仿真分析,建立了展开臂结构的开关阻尼半主动控制试验平台,设计并制作了控制电路,针对需要控制的结构一阶弯曲模态进行压电元件的合理布设。对不同激励下的振动进行了展开臂结构的控制试验,试验结果显示该方法对带负载柔性天线展开臂结构的振动具有良好的抑制效果,对于初始位移为100 mm的瞬态激励振动工况,受控系统等效阻尼比由0.6%增加至4.03%;对于稳态振幅为50 mm的稳态振动工况,系统控制后结构端部振动幅值降低至10 mm,稳态振动幅值降低了16.843 dB。在大型柔性结构中具有非常好的应用前景。

调谐质量阻振变刚度控制器设计及其效果研究

提出了一种新的变刚度半主动控制方法 ,输入随机波面特征信息 ,得到平台甲板加速度响应谱 ,经计算机处理后得到实时控制信号 ,达到控制装置对系统最优状态的跟踪。给出基于调谐质量阻尼器变刚度半主动振动控制的控制器设计方案 ,验证了以平台甲板加速度信号为输入时控制系统对平台振动的抑制效果 ,该控制方案可克服数据处理系统和作动器的延时带来的系统稳定性问题。计算结果表明 ,平台甲板加速度振动控制效果可达 2 0 %以上。

基于磁流变阻尼器的车辆悬挂二自由度模型控制算法

将磁流变(MRF)新型阻尼减振器用于车辆悬挂减振系统中,用以实现变阻尼式履带车辆悬挂系统半主动控制.在基于线性二次型最优控制理论(LQR法)的基础上,对车辆悬挂系统的半主动控制算法进行了深入研究,建立了二自由度1/4车体的动力学模型,并对其控制效果进行了仿真,结果表明这种半主动控制算法对车辆悬挂系统的半主动有着很好的效果.

基于压电开关分流电路技术的板的半主动振动控制

研究了状态开关与同步开关两种分流电路的振动抑制原理和实现方法；提出了一种开关控制器设计方案；并分别用于两种开关分流电路对某四边固支方板的抑振实验，结果表明所提出的开关控制器合理有效，并进一步证明，同步开关优于状态开关。实验中状态开关分流电路和同步开关分流电路控制下板的第一阶稳态响应分别得到了约13．4％和50．6％的降低；还对同步开关分流电路中，电感的有效取值范围及电感取值一定时开关的最佳持续闭合时间进行了实验验证。