时滞非线性动力吸振器的减振机理

对一个带有时滞非线性动力吸振器的两自由度结构,采用多尺度法研究了时滞非线性动力吸振器对主系统的减振性能,得到了主系统的振幅-时滞响应曲线.研究结果表明,对时滞非线性动力吸振器,可以通过调节反馈增益系数和时滞控制主系统的振动.研究还发现,对确定的反馈增益系数,可以存在时滞的一些调节区域,时滞非线性动力吸振器可以减小主系统的振动.并且在时滞的这些可调区域里,存在一个"最大减振点"对应这一反馈增益系数下主系统振幅的最小值.对不同的反馈增益系数,"最大减振点"对应的主系统的振幅也不同.因此能够找到一组反馈增益系数和时滞量的最佳值,最大程度地减小主系统的振动.研究结果表明,当反馈增益系数和时滞量调到最佳值时,主系统的振动较无时滞非线性动力吸振器可以减少90%左右,数值模拟也证实了解析结果的正确性.

一种含惯容的接地刚度时滞反馈动力吸振器的多目标优化设计

惯容和接地刚度可以通过改变振动系统的固有频率对系统的一部分振动起到抑制作用,在被动控制系统中耦合时滞反馈主动控制是一种相对操作简单且有效的振动主动控制技术。通过对含惯容的接地刚度时滞反馈动力吸振器系统进行多目标优化设计,通过对系统结构参数和控制参数进行优化,实现了对主系统共振峰幅值、反共振峰幅值、反共振频带对称性的有效控制;首先,通过固定点理论得到接地刚度系统的最优结构参数;其次,通过特征根的簇处理(cluster treatment of characteristic roots, CTCR)方法对控制系统进行稳定性分析,得到振动系统稳定的反馈增益系数和时滞控制参数的稳定区域;再次,在满足优化准则的前提下,根据反共振频带的对称性得到最优惯容比;最后,结合最优结构参数和准则,得到满足优化目标的控制参数区域。研究表明,针对任意一个外激励频率,在控制参数区域内存在一对反馈增益系数和时滞的最优参数,能够将主系统的振幅抑制到最小值;幅频响应曲线和时间历程响应曲线的数值模拟结果与解析结果吻合,证明了结果的可靠性;研究结果为时滞主动控制动力吸振器的优化和设计提供了理论依据。

含时滞轨道吸振器的建筑结构的动力学分析

本文研究了具有时滞轨道非线性吸振器的建筑结构的动力响应及其控制效果.采用谐波平衡法和弧长延拓法给出了简谐激励作用下主结构的幅频响应曲线,并与龙格库塔法的结果进行了对比.考察了不同参数情况下幅频曲线的变化情况,揭示了系统的复杂运动现象.结果表明,轨道非线性会导致幅频曲线向左偏转.时滞反馈控制能够降低主结构的位移幅值,并可抑制混沌响应.

新型欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的实现及抑振特性研究

将欧拉屈曲梁和线性弹簧并联使用,构建非线性动力吸振器。建立了安装欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的系统动力学模型。利用谐波平衡法推导了主从振系的频响方程组。利用四阶龙格-库塔法对比计算了在瞬态激励和多频稳态激励条件下,未安装吸振器、安装线性和非线性吸振器时主振系在时间域和频率域的响应特性。在此基础上,开展欧拉屈曲梁的初始挠度、初始倾角和阻尼系数对其振动抑制性能的影响分析。结果表明:所提欧拉屈曲梁设计参数成功构建了非线性动力吸振器;与安装线性吸振器前后的主振系响应相比,对主振系的抑振效果明显;欧拉屈曲梁初始挠度和阻尼系数存在最优值;初始倾角增大可增强非线性动力吸振器的振动抑制能力。

时滞动力吸振器及其对主系统振动的影响

采用直接法研究了含有时滞动力吸振器的两自由度结构的动力学行为,重点分析了该结构主振动系统的振动及其稳定性。对时滞动力吸振器和系统进行了稳定性分析,分别得到了时滞动力吸振器和系统在某一特定反馈增益系数下的时滞的稳定与不稳定区域。结果表明,直接法计算简单,得到的结果与稳定性切换方法得到的结果相一致。通过对时滞动力吸振器及其主系统振动的稳定性分析,发现在某些时滞区域范围内,在保证系统稳定的前提下,时滞动力吸振器可以部分消除主系统的振动,数值模拟也证实了解析结果的正确性。

时滞反馈控制在自参数动力吸振器中的作用

采用时滞状态反馈来控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了主共振和1∶2内共振同时发生时系统运动方程的解析解.主要分析了反馈增益系数和时滞对自参数振动系统减振的作用.结果表明,对某一反馈增益系数,存在时滞的某段减振区间,当时滞在该区间调节时,可以减小自参数振动系统中主系统的振动.并且在时滞的减振区间里,存在一个'最大减振点',可以在该反馈增益系数下最大程度的减小主系统的振动.分析还表明,当反馈增益系数和时滞调节到最优值时,主系统的振动最多可以比自参数动力吸振器减振系统减小90%左右.

时滞动力吸振器抑制扭转系统的振动

本文研究了采用时滞动力吸振器抑制扭转振动系统的振动问题.采用稳定性切换方法分析了时滞动力吸振器及其扭转振动系统的稳定性问题,分别得到了时滞动力吸振器和扭转振动系统的时滞稳定和不稳定区域.结果表明,当时滞调节到动力吸振器的临界稳定值时,主振动系统的振动可以完全消除.当时滞在小于时滞动力吸振器的临界稳定范围进行调节时,可以将主振动系统的振动部分消除;并且时滞越大时滞动力吸振器的减振能力越强.当时滞调节超过扭转振动系统的临界稳定值时,系统处于不稳定状态,将导致结构破坏.数值模拟也证实了解析结果的正确性.

船体艉部减振的非线性碟簧动力吸振器的宽带优化设计

采用有限元法、改善的动力缩减法和数值积分法研究了减小船体艉部振动的非线性碟簧动力吸振器的宽带数值优化设计 ,通过结合具体的应用实例系统讨论了非线性碟簧动力吸振器的线性刚度、粘性阻尼、Coulomb阻尼、刚度非线性和弹簧组合系数与抑振带宽的关系 。

船用非线性碟簧动力吸振器的参数研究

采用有限元法、改善的动力缩减法和数值积分法 ,讨论了耦合非线性碟簧动力吸振器的船体结构动力响应的计算 ,并通过数值优化法参数 ,研究了非线性碟簧动力吸振器的线性刚度、粘性阻尼、Coulomb阻尼、刚度非线性和弹簧组合系数与抑振带宽的关系 ,得到了若干有意义的结论 ,可作为船用非线性碟簧动力吸振器宽带优化设计的指导原则。

转子—电磁动力吸振器系统的非线性控制

用电磁动力吸振器可实现对转子振动的在线控制。但是,当系统受到外部激励时,系统可能处于大幅度运动状态,致使转子与吸振器相接触而失控,因而对这类系统采用非线性控制便显得十分必要。在对转子—电磁动力吸振器实行线性控制的基础上,采用非线性补偿控制。数字仿真结果表明,非线性补偿控制可使转子—电磁动力吸振器达到更好的控制效果。

非线性碟簧动力吸振器的宽带数值优化设计及其应用

提出了非线性碟簧动力吸振器的宽带数值优化设计，推广了前人在非线性动力吸振顺领域的研究，首先提出了计算耦合非线性动力吸振器的主系统的稳态响应的平均法，然后采用数值优化法详细的研究了非线性动力吸振器的宽带优化设计，系统讨论了质量比、主系统阴尼比、吸振器阴尼比、系统频率比、激励频率比、位移比、吸振器刚度非线性系数和吸振器阻尼非线性系数与抑带宽的关系，最后考虑了非线性动力吸振器的应用实例。

具有非线性刚度动力吸振器的隔振系统半主动控制

研究带有非线性刚度吸振器的隔振系统振动稳态响应的半主动控制。动力吸振器和隔振系统(主系统)的刚度均为Duffing类型的非线性刚度。对吸振器的阻尼采用了两种半主动控制策略以减少主系统的振动,并讨论了吸振器刚度的非线性程度,吸振器质量与主系统质量之比及主系统刚度的非线性程度对主系统稳态响应的影响。数值分析结果表明,采用适当的系统参数和控制策略可以有效地改善主系统的稳态响应。

动力吸振器复合非线性能量阱对线性镗杆系统的振动控制

研究了线性动力吸振器复合非线性能量阱对线性镗杆在外部简谐激励下的振动控制.忽略镗杆系统中的非线性因素,建立了附加线性动力吸振器和非线性能量阱的镗杆系统的三自由度运动方程,研究了附加复合式动力吸振器的镗杆系统的受迫振动.通过平均法得到了附加复合式动力吸振器的镗杆系统的近似解析解,并利用数值解验证了近似解析解的准确性,两者具有很好的一致性.利用近似解析解详细分析了线性动力吸振器和非线性能量阱的参数对镗杆振动抑制性能的影响.对给定质量的复合式动力吸振器进行了参数优化,其中线性动力吸振器参数采用H;优化方法的近似解析解进行了优化,非线性能量阱的阻尼利用系统的近似解析解进行了优化.分析结果表明,线性动力吸振器与非线性能量阱组合可以有效抑制线性镗杆系统的振动,而且采用参数优化后的复合式动力吸振器可以获得更好的减振效果.通过附加非线性能量阱,不但可以提高线性动力吸振器的振动抑制效果,而且还可以提高振动控制系统的鲁棒性.

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的等峰优化

相比于传统动力吸振器,负刚度动力吸振器同时具有更好的减振能力和更宽的有效减振频带宽度,为了进一步降低共振峰幅值,在负刚度吸振器系统耦合时滞反馈控制.对负刚度时滞反馈控制动力吸振器系统进行等峰优化设计,优化设计的准则是:第一和第二共振峰的峰值相等;同时兼顾两个目标,一个目标是在优化时的最大共振峰幅值小于被动负刚度吸振器系统的反共振峰幅值,另一目标是在优化时共振峰幅值与反共振峰幅值差小于被动吸振器系统.接着,通过设计和调节负刚度系数、吸振器阻尼系数和时滞反馈控制系数对控制系统进行等峰优化设计.最后,在降低幅值的同时,分析结构参数对有效减振频带宽度的影响.经过等峰优化之后,选择本文的一组结构参数与两个典型的模型进行对比.为了定量比较不同模型的降幅效果,定义了减幅百分比,研究发现在有效减振频带区间内减幅百分比超过40%以上.结果表明,通过等峰优化准则对结构参数进行优化设计和调节增益系数和时滞量,共振峰幅值的减幅百分比也近似达到40%,也可以调节增益系数和时滞量,使得幅频响应曲线具有较宽的有效减振频带和较低的共振峰幅值与反共振峰幅值的差值.

基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性及参数影响研究

基于双稳态发电建立了在简谐激励下的非线性吸振器的动力学模型。从数值仿真的角度研究了在简谐激励下基于双稳态发电的非线性吸振器的动力学特性,分析了激励频率和激励幅值对吸振器发生大幅混沌运动的影响规律。研究了调谐频率比f、质量比μ、非线性强度β和吸振器的阻尼系数γ1对非线性吸振器和主系统动力学特性的影响,得到了主系统发生共振和非共振情况下非线性吸振器的最优参数配置,为非线性吸振器的优化设计提供理论基础。

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的反共振优化

提出一种含接地负刚度弹簧的时滞动力吸振器的反共振峰最小优化方法。首先,研究的模型不考虑时滞位移控制和主系统的阻尼,利用固定点理论得到接地负刚度系统的最优结构参数。其次,考虑优化调节负刚度系数,利用反共振峰最小准则,把反共振点幅值控制在给定的足够小的范围内,得到一组最优结构参数,使调控的反共振频率频带最宽。接着,调节主系统的阻尼系数,得到最终的一组最优结构参数。最后,通过幅频响应和时间历程响应曲线证明了反共振峰最小准则的正确性,并且将该研究结果与其他两种等峰优化的吸振器模型的减振效果进行对比,证明了接地负刚度时滞动力吸振器减振效果的优越性。

分数阶时滞动力吸振器对主系统振动影响

为了研究分数阶时滞动力吸振器对主系统振动的影响,仿照整数阶导数的时滞动力吸振器的设计原理,提出了一种分数阶导数的时滞动力吸振器吸振理论。通过对高哲法的逆向推导,研究分数阶时滞动力吸振器的固有频率与反馈增益关系的确定方法,该方法可以在频率变化的情况下,允许分数阶时滞动力吸振器的固有频率实时跟踪外激励频率而变化。研究发现在保证主系统和动力吸振器稳定的情况下,在一定时滞范围内,通过增加动力吸振器的时滞量可以减小主系统的振动幅值。通过数据仿真分析证明了这种新方法确实可行,吸振器减振效果明显,振动源在加入新型动力吸振器后振动减少了99%左右,几乎将振动完全吸收;在被动型动力吸振器吸振效果降低时,新型的动力吸振器仍然能达到83%的吸振效果。

改进的本质非线性吸振器宽频吸振参数域研究

考虑到工程的实际应用,对本质非线性吸振器进行了改进,建立了带有弱线性刚度项的强非线性吸振器的振动系统的动力学模型。利用谐波平衡法推导了主系统的频响方程组,分析线性刚度对宽频吸振效果的影响,发现吸振器中带有一定的弱线性刚度反而能提高宽频减振的性能。计算了激励力与吸振器非线性刚度函数的上、下限值以及宽频吸振的参数域,对此类吸振器的工程应用具有较好的指导意义。对比分析了多频激励下不同吸振器的减振效果:在合适的参数域中,改进后的本质非线性吸振器表现出很好的宽频减振性能。

在非线性主系统上应用非线性动力吸振器

为了克服在线性主系统上应用非线性动力吸振器时的某些缺点,作者在主系统的弹簧上增加了非线性性质,从而得到了一个主、副系统都具有非线性弹簧的二自由度系统模型。我们绘制了主系统的幅频响应曲线。该曲线充分说明了在非线性主系统上应用非线性动力吸振器的优点。文中所提供的计算方法是此类吸振器的设计者的有力工具。文中提供的有关吸振器诸参数变化时幅频响应曲线如何变化的规律,对设计者是很有指导意义的。

滞迟动力吸振器简谐激励响应的迭代计算方法研究

研究了两自由度含有滞迟干摩擦环节动力吸振器的简谐激励响应计算问题 ,提出了双线性滞迟阻尼力 Fourier级数展开技巧与一次谐波平衡法相结合的处理方法 ,并推导了相应的选代方程 ,给出了利用最优化理论中梯度算法迭代求解非线性频响方程组的过程。混过一个数例的分析 ,初步考察了滞迟干擦动力吸振的基本性能。