基于磁流变液的柔性机器人振动控制阻尼器

提出了一种基于磁流变液的振动控制阻尼器,实现对柔性机器人关节振动的半主动控制.利用磁流变液在磁场作用下固液转换的快速、连续、可逆性能,提出了一种阻尼力连续可调的振动控制阻尼器的设计方法,建立了其动力学模型,分析了其性能并将其应用于移动防化机器人上,建立了机械手肩关节振动模型并对振动衰减进行了仿真分析.最后,研制了样机并进行了振动控制实验,实验结果验证了所提方法的有效性.

基于半主动阻尼器车辆跨度系统最优化控制

为了减小控制阻尼器支撑梁跨度内的形变,提出了一种用于运动负载的半主动阻尼智能自适应控制系统。首先介绍所要解决问题的数学模型和数值模型;然后给出最优化控制,其主要思想是将中间支承作为控制阀,通过最小化过程确定控制方式,其中,Bernoulli-Euler横梁用于解决最优控制问题;最后,在一个4.5 m长的Hepco结构梁和一个317 mm2的横截面构成的测试设备上进行实验,结果显示,与配置相同的主动阻尼器系统相比,该系统可以显著减弱横向位移。在高速负载的情况下增益可以达到40%,在3 m/s的实际结构中,增益可以提高10%,非常适用于机器人和车辆运输领域。

高层建筑结构扭转耦合地震反应阻尼器控制试验研究

运用最近提出的阻尼筒控制系统对高层建筑结构扭转耦合地震反应阻尼器控制进行振动台模型试验研究。首先简要介绍了阻尼筒控制系统的构造和控制原理及其阻尼特性的测试试验，继而在振动台上对一三层钢框架模型进行了模型试验研究。试验结果表明，通过对该三层框架模型施加阻尼筒控制，其顶层扭转角位移反应得到了显著的降低，从而验证了阻尼筒控制系统不仅能有效地控制高层建筑结构的水平地震反应，而且能有效地控制高层建筑结构的扭转耦合地震反应，因而在工程中具有广阔的应用前景。

一种磁流变阻尼器的阻尼器控制器的实验测试

介绍了一种基于Signum函数的磁流变阻尼器的阻尼器控制器的算法,建立了基于快速控制原型技术的磁流变阻尼器的阻尼器控制器的快速原型系统及基于dSPACE实时仿真系统的磁流变阻尼器的阻尼器控制器的虚拟测试系统。研究结果表明基于Signum函数的磁流变阻尼器的阻尼器控制器具有良好的阻尼力跟随能力。

高层建筑结构随机振动的最优阻尼器控制策略

提出考虑阻尼器布置与阻尼器参数同步优化的高层建筑结构随机最优控制方法。为有效地寻找每个序列工况的阻尼器最优拓扑和阻尼器最优参数,分别定义了基于超越概率的层可控指标梯度最小准则和能量均衡最优准则。上述控制准则内蕴了系统安全性、系统服务性、系统舒适性、阻尼器工作性以及它们之间的均衡。以随机地震动作用下十层剪切型框架结构的黏滞阻尼器最优控制为例进行分析,结果表明,采用该方法可以以最小的投资获得最大的控制效益,受控后结构反应沿层分布较受控前更均匀、能达到所期望的结构性态。

反馈控制摩擦阻尼器的设计及分析

针对复杂振动控制中需要摩擦阻尼器输出不同阻尼力的需求,设计了一种反馈控制摩擦阻尼器。该类阻尼器可以利用被控结构振动位移信号进行阻尼力调整,从而实现振动半主动控制。通过阻尼器工作能力理论计算和仿真分析,对影响新型阻尼器性能的参数进行研究。利用有限元仿真分析方法对活塞体等关键部件进行结构分析,验证该结构的合理性和安全性。最后建立起了反馈控制摩擦阻尼器的数学模型,并得出其力-位移滞回曲线。

基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制与仿真

基于磁流变阻尼器的Bouc—W en模型,设计了半主动悬架系统的控制器。该控制器由系统控制器和阻尼器控制器组成,系统控制器采用二次型最优控制LQR算法,阻尼器控制器采用基于Signum函数的方法。进行了基于Simulink的仿真分析,通过比较被动控制和主动控制,表明该半主动控制算法具有良好的控制效果。

一种磁流变阻尼器控制器的算法研究

本文提出了一种基于Sign函数的磁流变阻尼器的控制器的控制算法。这种控制器用来调节控制电压,使磁流变阻尼器在控制器的作用下输出的阻尼力和期望得到的阻尼力尽可能相等,模拟结果表明基于Sign函数的控制算法要优于基于Heaciside函数的控制算法得到的跟踪性结果。

土-结构-调谐液体阻尼器相互作用体系的地震反应

在时域内建立了土 -结构 -调谐液体阻尼器 (TLD)相互作用体系地震反应的运动方程 ,以 12层和 2 4层两种钢结构为例 ,计算了深覆盖土层上钢结构在无控和受控条件下的地震反应 ,通过 5种土层波速和 3条不同输入地震波的多种工况的数值分析和比较 ,讨论了土 -结构相互作用对钢结构TLD减震控制效能的影响及其规律性 .计算结果表明 :一般情况下 ,土 -结构相互作用对结构地震反应的影响要强于TLD的减震影响 ,因此 ,科学而准确地分析土 -结构相互作用体系的地震反应 ,是确定设置TLD的必要性和合理性的首要前提条件 .

基于阻尼耗能技术的土木结构振动控制

本文对近几十年来基于阻尼耗能技术的振动控制技术,诸如粘滞阻尼器、金属阻尼器和颗粒阻尼技术等进行了回顾与总结。

风力发电机组塔架减振控制策略设计

大型变速变桨风力发电机组塔架减振控制对延长风电机组整机运行寿命和保障机组安全稳定运行具有十分重要意义,为此提出一种塔架阻尼器反馈控制减振方法。在对塔架受力分析及建模的基础上,建立了塔架系统的运动方程,并对塔架振动原因进行分析,得到引起振动的重要因素,通过设计塔架阻尼器反馈控制来抑制塔架振动。以某国产2 MW机组为例,通过仿真验证可知,此方法能够增加塔架一阶振动模态的阻尼,保障机组获得足够的稳定裕量,变桨距执行机构所受疲劳载荷减小,有效保障机组在额定风速以上发电时,塔架顶部的振动位移减小、塔底载荷降低,在一定程度上提高了机组寿命。

高层建筑非线性地震反应的智能控制

本文研究高层建筑非线性地震反应的振动控制,采用MR阻粘器作为控制装置,设计了减小高层建筑非线性地震反应的半主动控制策略,提出了半主动H∞控制律.对20层受控建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.分析结果表明,本文设计的半主动控制策略能有效地抑制高层建筑的非线性地震反应.

土-结构相互作用对半主动结构控制的影响

本文运用子结构法建立了考虑土-结构相互作用的结构总位移方程,并结合瞬时最优控制算法,进一步推导了考虑土-结构相互作用的半主动控制结构的运动方程.通过对一安装有4个磁流变(MR)阻尼器的7层框架结构地震反应的数值模拟,验证了土-结构相互作用对半主动结构控制的影响.

SVC对双馈风电场次同步振荡影响及抑制策略

针对静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对双馈风电场次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)影响的问题,设计了抑制振荡策略。首先从阻尼转矩出发,分析SVC对双馈风电场SSO的抑制机理并设计抑制风电场SSO的附加阻尼器控制策略;其次基于PSCAD/EMTDC平台,仿真分析SVC控制方式、并网位置以及容量对双馈风电场SSO的影响;最后采用遗传算法对附加阻尼器控制参数进行优化。算例结果表明所设计的附加阻尼器控制,既能满足SVC在正常时维持电压水平的作用,还能在发生SSO时对其进行有效抑制。

一种改进的近似动态规划方法及其在SVC的应用

近似动态规划的基本思想是通过近似计算代价函数,从而避免动态规划中的"维数灾"问题。随机选取初值使得近似动态规划方法需要多次的学习才能最终收敛,极大地限制了在实际系统中的应用。针对上述问题,提出一种基于改进PID神经网络的直接启发式动态规划算法,将初始执行网络与PID控制器之间建立起一种等价关系,因此可以利用已经设计好的PID控制器来指导其初值选取,从而使算法收敛性大大提高。改进的神经网络与常规PID神经网络相比,结构简单且具有更好的扩展性,性能上具有更强的鲁棒性。对4机2区系统的静止无功补偿器附加阻尼控制进行仿真测试,仿真结果表明基于改进PID神经网络的直接启发式动态规划算法和初值选取方法的有效性,并且在部分状态反馈和延时两种情况下有着很好的控制效果。

Semi-active control for vibration attenuation of vehicle suspension with symmetric MR damper

A semi-active force tracking PI controller is formulated and analyzed for a magnetorheological (MR) fluid-based damper in conjunction with a quarter-vehicle model. Two different models of the MR-damper are integrated into the closed-loop system model, which includes: a model based upon the mean force-velocity (f-v) behaviour; and a model synthesis comprising inherent nonsmooth hysteretic force and the force limiting properties of the MR damper. The vehicle models are analyzed to study the vibration attenuation performance of the MR-damper using the semi-active force tracking PI control algorithm. The simulation results are also presented to demonstrate the influence of the damper nonlinearity, specifically the hysteresis, on the suspension performance. The results show that the proposed control strategy can yield superior vibration attenuation performance of the vehicle suspension actuated by the controllable MR-damper not only in the sprung mass resonance and the ride zones, but also in the vicinity of the wheel-hop. The results further show that the presence of damper hystersis deteriorates the suspension performance.

Damping controller design based on FO-PID-EMA in VSC HVDC system to improve stability of hybrid power system

Wind energy sources have different structures and functions from conventional power plants in the power system.These resources can affect the exchange of active and reactive power of the network.Therefore,power system stability will be affected by the performance of wind power plants,especially in the event of a fault.In this paper,the improvement of the dynamic stability in power system equipped by wind farm is examined through the supplementary controller design in the high voltage direct current(HVDC)based on voltage source converter(VSC)transmission system.In this regard,impacts of the VSC HVDC system and wind farm on the improvement of system stability are considered.Also,an algorithm based on controllability(observability)concept is proposed to select most appropriate and effective coupling between inputs-outputs(IO)signals of system in different work conditions.The selected coupling is used to apply damping controller signal.Finally,a fractional order PID controller(FO-PID)based on exchange market algorithm(EMA)is designed as damping controller.The analysis of the results shows that the wind farm does not directly contribute to the improvement of the dynamic stability of power system.However,it can increase the controllability of the oscillatory mode and improve the performance of the supplementary controller.

Vibration Control of Jacket Platforms with Magnetorheological Damper and Experimental Validation~

Magnetorheological （MR） dampers have been proposed to control the vibration of offshore platforms in this paper. The semi-active control strategy based on fuzzy control algorithm was adopted to determine the optimal output control force based on the responses of jacket platforms. A typical jacket platform in Mexico Gulf was selected as the numerical example to investigate the effectiveness of the proposed control method. Furthermore, a model experiment was performed to validate the results of the numerical simulation. The experimental model of the jacket platform was designed based on dynamical similarity criterion by the scale of 1：50. Both of the numerical and experimental results show that the semi-active control system with the MR damper can reduce vibrations of jacket platforms effectively and at the same time the control effect is stable.

基于遗传算法优化的Elman网络时滞补偿研究

神经网络时滞补偿算法在时滞补偿方面一般应用于特定激励下固定时滞的补偿问题,适用范围有待进一步改善。针对主动质量阻尼器控制系统,考虑不同地震波和时滞的影响,本文提出了一种基于遗传算法(GA)优化的神经网络时滞补偿方法。该方法通过跟踪理想状态的结构响应,采用GA对Elman神经网络进行初始权重和阈值的优化训练,并与经典的移相法和泰勒一阶法的时滞补偿效果进行了对比分析。研究结果表明:理想状态下AMD可以显著减小结构的位移和加速度响应。在175 ms、225 ms和275 ms的大时滞情况下,结构位移峰值、层间位移角、加速度均值和峰值指标与理想状态的指标差值均分别在19.4%、15.5%和22%之内,适用于不同地震波和时滞下的结构主动控制。

A new wide area damping controller design method considering signal transmission delay to damp interarea oscillations in power system

Wide area damping controller(WADC) is usually utilized to damp interarea low frequency oscillation in power system. However, conventional WADC design method neglects the influence of signal transmission delay and damping performance of WADC designed by the conventional method may deteriorate or even has no effect when signal transmission delay is beyond delay margin, an index that denotes delay endurance degree of power system. Therefore, a new design method for WADC under the condition of expected damping factor and required signal transmission delay is presented in this work. An improved delay margin with less conservatism is derived by adopting a new Lyapunov-Krasovskii function and more compact bounding technique on the derivative of Lyapunov-Krasovskii functional. The improved delay margin, which constructs the correlation of damping factor and signal transmission delay, can be used to design WADC. WADC designed by the proposed method can ensure that power system satisfies expected damping factor when WADC input signal is delayed within delay margin. Satisfactory test results demonstrate the effectiveness of the proposed method.