基于加速度阻尼控制的半主动悬挂研究

半主动悬挂是改善铁道车辆振动、提高乘坐舒适度的有效对策。但由于铁道车辆的特殊性和复杂性，车辆动力学系统的精确数学模型很难获得，这限制了现代控制理论在实用化半主动悬挂中的应用；而天棚阻尼控制所需车体的绝对速度很难测量，若采用测得车体加速度积分得到车体绝对速度的方法，其传感器的误差和系统噪声会导致车体绝对速度产生误差，从而影响减振效果。基于上述原因，本文提出加速度阻尼控制方法，即采用与车体加速度成正比的振动衰减力来抑制车体振动，并对加速度阻尼控制方法稳定性进行理论分析和仿真研究。仿真结果证明：与被动悬挂相比，车体振动加速度有效值和最大值在各速度级分别减少了55％～63％和53％～66％，Sperling乘坐指数也得到明显改善；且加速度阻尼控制具有很好的鲁棒性和适应性。可见该方法能有效地提高铁道车辆的平稳性和乘坐舒适性。

基于速度阻尼的双轴旋转式激光陀螺捷联惯导标定方法

惯性元件参数的长期稳定决定着惯导系统的精度,目前对于激光陀螺捷联惯导系统(RLG-SINS)主要是采用系统级旋转调制技术来实现高精度导航能力,同时系统级旋转也提高了初始对准精度以及惯性元件误差的可观测性。针对激光陀螺惯导系统惯性元件误差项的特点,同时结合分立式标定与系统级标定各自的优势,设计了一种水平阻尼模式下的Kalman滤波方案,利用双轴旋转机构,通过观测导航位置误差来实现初始对准以及部分惯性元件误差参数的标定,可以有效地减小惯性元件逐次启动误差对导航精度的影响。仿真结果表明,系泊状态零速度阻尼模式下工作4 h,可以标定出石英加速度计标度因数误差、零偏与激光陀螺零偏,共计9项误差参数。加速度计零偏估计误差小于2%,陀螺零偏估计误差小于8%,误差估计精度满足高精度惯性导航要求,该方法具备一定的工程实用性。

一种改进的加速度阻尼半主动控制策略研究

经典的开关型天棚控制和加速度阻尼控制各有其优缺点:天棚控制在低频区(车身振动偏频附近)控制效果较好,加速度阻尼控制则在高频区(车身振动偏频以上)控制效果较好。为能在全频域内有效地降低车辆振动加速度,以提高车辆的乘坐舒适性,提出了一种改进的加速度阻尼控制(结合了天棚控制和加速度阻尼控制的优势),并从相频的角度对上述控制方法进行理论分析,证明了提出算法的优越性。最后进行MATLAB/Simulink仿真和可控减振器的硬件在环试验,从时域和频域两方面验证了算法的有效性。

基于速度阻尼的位置/压力切换控制模型

位移与压力之间的稳定快速切换直接影响自动化设备的运动速度与定位精度。针对传统直接力/位切换的不足,提出了一种基于速度阻尼思想的位移与压力切换控制方法。该方法通过改变速度环的参数来改变阻尼参数,实现了位置/压力控制的平稳切换。更重要的是,压力加载过程中,该控制具有明显的振动抑制作用。试验结果表明,与直接力/位切换方法相比,采用速度阻尼方法的控制系统更精确与快速,压力加载阶段力的波动接近±0.3N。

基于速度阻尼的两相步进电机矢量控制

两相混合式步进电机因其齿槽结构、反电动势和绕组电感的影响,转速在达到稳态时仍有细小波动。针对电机控制精度问题,课题组提出了一种速度自适应PI控制器,并在速度自适应PI基础上结合速度阻尼控制来改善电机的稳态波动;同时采用两相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略,从电流环降低相电流纹波和谐波含量。仿真结果表明在电机速度达到稳态时,速度基本稳定无振荡。课题组提出的方法解决了步进电机超调大、响应慢和平滑速度等控制难题。

桥梁工程中速度阻尼器的应用研究

速度阻尼器在工程上是一种速度激发型的阻尼装置,当构件产生位移速度在其锁止速度以下时,阻尼器的活动不受任何限制,当构件产生位移的速度超过锁止速度时,该阻尼器就会瞬间锁止,通过设置该装置,可以分散结构所受到的荷载,并且在结构内部进行重分配,共同承担。论文通过对张家口某铁路特大桥的非固定墩上设置速度阻尼器,利用Midas分析计算。结果表明,速度阻尼器的减震效果可以超过60%,有效提高桥梁的抗震性和安全性。

基于对水速度的LDV/SINS水平阻尼方法

针对当前捷联惯性导航系统外阻尼技术依赖对地绝对速度的问题,提出基于对水速度的激光多普勒测速仪(LDV)/捷联惯性导航系统(SINS)水平阻尼方法:利用激光多普勒测速仪输出的对水速度作为捷联惯性导航系统的外参考速度;并使用延迟状态卡尔曼滤波算法,以速度的变化量作为观测量,屏蔽外速度常值误差对系统的影响,提高导航的精度。半物理仿真结果表明,该方法能够实现捷联惯性导航系统误差的有效阻尼;相比于传统阻尼方法,使用该方法进行阻尼,位置导航精度可提高84.05%,速度导航精度可提高84.89%。

基于遗传算法的位移型与速度型阻尼器位置优化比较研究

提出了一种基于遗传算法的阻尼器位置优化的新型优化数学模型,考虑地震作用下不同的结构控制指标,首先假定优化模型的五种加权系数组合,在阻尼器数量一定的前提下,对不同形式的结构在四类场地条件地震动作用下分别进行位移型和速度型阻尼器位置优化。然后引入两个性能评价指标,对五种系数组合情况时两种类型阻尼器布置下的结构反应进行分析研究,使阻尼器布置方案能体现综合控制效果上的最优,得到不同情况下加权系数的最佳取值组合。通过数值分析,比较了不同类型阻尼器的位置优化特点,为工程实际应用中不同类型阻尼器的位置优化目标函数选取提供了有益的参考。

设置速度相关型阻尼器减震结构非线性时程分析

对应杆系 层动力分析模型 ,推导了速度相关型阻尼器的单元刚度矩阵和单元阻尼矩阵 ,并在HBTA程序中实现对设置速度相关型阻尼器减震结构的非线性时程分析 ,对一个设置线性粘滞阻尼器的钢框架模型 ,用HBTA对其进行地震反应时程分析 ,并与SAP2 0 0 0软件的计算结果进行对比。最后 ,用HBTA计算一个设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土结构在罕遇地震影响下的非线性时程反应 。

速度型阻尼器和防屈曲支撑在装配式框架结构纵向体系中减震效果研究

针对抗侧刚度较弱的装配式结构纵向框架研究较少的现状,建立了纯框架、增设防屈曲支撑及增设阻尼器的装配式框架有限元分析模型,通过非线性的时程对比分析了在地震作用下三种模型纵向体系的结构反应.分析表明,在类似结构中增设阻尼器,可显著提高减震效果,使结构在大震中依然处于弹性状态.对于进一步提高阻尼器在纵向框架的应用水平具有一定的借鉴意义.

基于速度阻尼的天文/惯性组合导航技术研究

简要介绍了天文/惯性组合导航系统的基本原理,采用速度阻尼技术阻尼惯性导航系统的舒拉周期误差,为天文导航系统提供高精度的姿态信息,从而利用天文导航信息估计补偿惯性导航系统的陀螺漂移,同时,速度阻尼克服了天文导航不能估计补偿加速度计误差的缺点,使天文/惯性组合导航的各种误差得到补偿修正,解决了天文/惯性组合导航长航时导航条件下导航精度不高的问题;对研制的天文/惯性组合导航系统远洋航行的数据进行半物理仿真,仿真分析结果表明:基于速度阻尼的天文/惯性组合导航技术可以实现天文/惯性组合导航系统的长航时高精度组合导航。

速度平方阻尼粒子和方型势阱

研究了方型势阱中的受到与速度平方成正比例的力的粒子 ,并得到了在无穷深势阱中受到与速度平方成正比例的力的粒子的能量本征值和能量本征函数 .

基于ABAQUS的速度相关型阻尼器单元二次开发

大型通用有限元软件ABAQUS既具有强大的非线性分析功能,又有开放的子程序接口供用户根据自己的实际情况进行开发。本文基于用户单元子程序UEL接口,根据ABAQUS隐式动态分析原理推导了速度相关型阻尼器的单元刚度矩阵和单元阻尼矩阵,并利用Fortran语言开发了粘弹性阻尼器和粘滞流体阻尼器这两种速度相关型阻尼器的单元子程序Udamper.for,且实现了阻尼器力-位移滞回曲线与耗能曲线的输出。对一个设置速度相关型阻尼器的钢框架模型,进行了动力时程分析,并与SAP2000的计算结果进行了对比,验证了本程序的准确性及附加阻尼器对建筑结构所具有的减震作用。

高烈度区铁路桥梁位移型和速度型阻尼器减震对比研究

以川藏铁路雅拉河大桥为研究对象,研究近断层高地震烈度区合理抗震措施。以墩梁连接构造位移为控制指标,比选不同吨位等级的速度型和位移型阻尼器,初步拟定阻尼器合理力学性能参数。通过对比不同减隔震方案桥墩、桩基、连接构造和主梁性能指标,得出合理减隔震方案。研究表明:同等吨位的速度型阻尼器对连接构造限位和对结构内力响应的减震效果均较好;横桥向阻尼器速度响应低于顺桥向,同时120 t屈服力的位移型阻尼器取得了与100 t阻尼力设计值的速度型阻尼器相近的减隔震效果。

结构振动阻尼理论模型探究及实验分析

阻尼是结构的重要动力特性之一,是结构抗震分析中的重要因素,但出于简单易行的考虑,现行阻尼理论多采用或简化为黏滞阻尼理论。本文对结构振动中的阻尼理论在综合分析的基础上提出了一种新的加速度阻尼模型,经过理论推导、模型振动实验和数据分析,验证了这种阻尼理论的合理性与可行性,弥补了黏滞阻尼理论在物理学解释与实际应用时的不足,并且在一定程度上简化了工程应用中的振型分解法。

可调减振器阻尼特性试验研究

研制了基于旁通节流孔的新型节流孔可调减振器样机,试验研究了复原阀系活塞孔口直径、复原阀片数、限位阀外径、旁通节流孔直径对减振器阻尼力的影响。试验结果表明:活塞节流孔直径的减小、复原阀片数的增加和限位阀外径的增大都会导致减振器阻尼力增大,其中,活塞节流孔直径和限位阀外径对阻尼力影响较大。在旁通节流孔直径为0～4mm范围内,减振器阻尼力随着旁通节流孔直径的增大而减小,当旁通节流孔直径大于4mm后,减振器的阻尼力变化不大。压缩阻尼力受旁通节流孔直径的影响较小。试验研究结果为旁通节流孔式阻尼可调减振器的设计提供了依据。

速度相关型耗能减振体系参数影响的复模量分析

利用复模量阻尼理论研究粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器与斜撑串联的复合阻尼元件对结构减振效果的参数影响及耗能减振体系反应分析的简化计算方法。首先,采用复模量方法对两类阻尼器与斜撑串联的复合元件阻尼特性进行了分析;然后确定了影响阻尼器减振效果的复模量参数,得到了耗能减振系统中阻尼器实际发挥作用的参数影响量化关系式;第三,建立了阻尼器与斜撑串联的复合元件等效模型,提出了速度相关型耗能减振体系反应分析的简化方法;最后,通过对单自由度耗能减振体系的地震反应进行数值计算,验证了简化分析方法具有良好的计算精度。

一种可调阻尼减振器的设计与试验研究

对可调阻尼减振器的设计理论与实现方法进行了分析,为从实践上进一步验证可调阻尼减振器的动态特性,设计出一种节流口可调的减振器及其台架试验测试系统,通过试验获得各个工况的减振器的阻尼力-速度特性曲线,依据试验数据建立减振器阻尼力与步进电机转角之间的非线性关系,为半主动悬架控制器的阻尼控制规律设计提供依据。

周期性阻尼信号对外全阻尼惯导系统位置误差影响研究(海流修正)

本文开拓性研究了外全阻尼惯导系统的阻尼理论问题，即当引入的阻尼信号为周期变化时对惯导系统误差影响的规律、特点，并进行了模拟仿真实验，给出了仿真误差曲线，进行了机理分析。问题的根本在于采用相对计程仪，把２４小时、１２小时周期变化海流引入了方位回路，使回路中产生了频率响应，尤其使之与地球回路的固有周期发生“共振”，使位置误差出现振荡或者发散，几天后超差。如果采用绝对计程仪或海流修正，此问题可有效解决。