振荡浮子式波浪能装置输出功率优化模型

在充分考虑海浪环境中各物理因素的基础上,对垂荡运动状态的波浪能发电装置的浮子和振子进行受力分析并构建二阶微分方程模型。使用四阶龙格-库塔方法进行微分方程组的数值求解,得到浮子和振子各时刻下的运动状态。并且利用功率关系式建立与阻尼系数相关的最大输出功率优化模型,使用遗传算法求解最优阻尼系数及最大输出功率。

最优阻尼三参数隔振器设计和试验

通过比较三参数隔振系统在最优阻尼下的共振频率和隔振器最大内耗角对应的频率,得到三参数隔振系统在最优阻尼下的共振频率的物理意义。在三参数隔振原理与参数分析的基础上,给出一种隔振器设计,通过试验测试获得了隔振系统在最优阻尼下的共振频率、最大内耗角对应的频率以及隔振器的最优传递率,测试和理论分析结果吻合,验证了理论模型的正确性。试验也测试了隔振效果的参数依赖性,并且给出三参数隔振系统的设计方法,为后续的微振动减振平台设计提供理论基础。

基于随机振动的液体黏滞阻尼器参数优化

为克服参数敏感性分析方法在研究液体黏滞阻尼器最优阻尼参数时计算工作量大、分析效率低的缺点,利用随机振动理论推导了桥梁上部结构振动系统的理论最优阻尼比,得到了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式.采用能量等效原理,进一步推导了非线性液体粘滞阻尼器的最优阻尼系数的解析表达式.以某连续梁桥为例,采用动力时程法分析了参数的敏感性.分析结果表明:桥梁用线性液体粘滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的阻尼系数可以使阻尼器的减震效率达到最大值.与线性阻尼器相比,非线性阻尼器的最优阻尼系数和最优阻尼力分别降低了55%～67%及16%～22%.

基于支撑刚度的消能减震结构最优阻尼参数研究

基于传统消能减震体系力学模型的研究,提出考虑支撑等连接件刚度的实用减震体系力学模型。结合数学方法中的拉普拉斯变换和傅里叶变换,推导实用减震体系的传递函数及其频率特性。再利用频率响应曲线中的定点理论对频率特性进行深入研究,发现频率响应曲线的定点是曲线峰值能够达到的理论最低点,进一步推出实用减震体系的最优阻尼比和频响曲线最低峰值等参数的计算公式。最后通过单自由度体系验证了最优阻尼比的存在性,给出支撑刚度系数的建议取值范围,并通过工程实例说明支撑刚度系数在消能减震结构设计中的重要意义。

单轮车辆非线性悬架的最优阻尼匹配

以单轮非线性刚度、非线性阻尼的悬架为对象,进行统计线性化分析,得到二自由度各响应均方根值的计算公式.Simulink仿真验证了关系式的正确性.车身加速度均方根值是关于等效线性阻尼的凹函数,故存在唯一的等效阻尼系数可使车身加速度均方根值达到最小.该结果可用于非线性悬架的匹配和阻尼半主动控制策略的实现.

调频质量阻尼器参数设计优化算法

在结构振动控制中，为了最大限度地发挥调频质量阻尼器（ｔｕｎｅｄｍａｓｓｄａｍｐｅｒ，简称ＴＭＤ）耗能减振作用，需寻找ＴＭＤ的最优参数，即最优频率比和最优阻尼比，以使得结构在不同频率激励作用下的最大动力放大系数最小．为此研究了利用复形调优法进行ＴＭＤ参数设计的优化计算问题，提供了一种能够快速准确地确定ＴＭＤ最优参数的新方法，算例证明该方法具有相当高的精度，既可用于无阻尼体系ＴＭＤ控制的最优参数计算，又可用于有阻尼体系ＴＭＤ控制的最优参数计算．

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。

多重调谐质量阻尼器最优动力特性的趋势

多重调谐质量阻尼器 ( MTMD)是由频率呈线性分布的多个 TMD所组成 .刚度和阻尼保持常量但质量变化形成的 MTMD模型能够提供更好的有效性和鲁棒性 .文中揭示了这种 MTMD模型最优动力特性的进一步趋势 .数值结果表明 ,对于一个给定的总质量比 ,当 MTMD的总数超过某一值时 ,其最优平均阻尼比趋近于零即导致近零最优平均阻尼比 .近零最优平均阻尼比将使MTMD产生大的冲程 ,因此 ,MTMD的总数存在上限 。

斜拉索振动被动控制中电/磁流变阻尼器的最优阻尼器能量输入

研究了电/磁流变(ER/MR)阻尼器在恶劣条件下作为被动阻尼器使用时斜拉索的振动问题。对斜拉索和阻尼器的振动特性进行研究,采用Halmiton原理和模型识别技术建立斜拉索-阻尼器的非线性数学模型;采用随机噪声作为激励,通过不断调整阻尼器的能量输入,进行斜拉索—ER/MR阻尼器系统的振动被动控制试验。试验结果表明,存在一个最优的阻尼器能量输入,在该输入下能够有效地抑制斜拉索振动。根据所建立的非线性动力计算模型得到的计算结果与振动控制试验结果吻合良好。考虑到系统的非线性,研究了荷载大小和阻尼器安装位置对最优阻尼器能量输入的影响。研究结果为在恶劣条件下利用ER/MR阻尼器进行斜拉索振动被动控制时的阻尼器设计提供了依据。

建筑结构最优阻尼及最优配置研究

利用阻尼来抗震是建筑物最简单的抗震方法,当在阻尼数目少于楼层数时,为使所布置的阻尼达到最优的抗震效果,本文开发了两种最优阻尼配置方法。第一种方法是根据临界激励法确定计算所有可能布置位置中的临界阻尼,选择最小的临界阻尼位置作为最优配置。第二种方法则是根据给定阻尼,计算最优控制效果以确定最优阻尼配置。然后根据实代码遗传算法,在结构抗震效果基本保证的前提下,寻找最优阻尼以降低结构总的阻尼增量。最后给出了一个计算实例。

吊艇架阻尼的非线性优化设计

针对吊艇架减摆系统,设计了基于母船横摇、纵摇两个自由度解耦的减摆结构,使阻尼器的减摆作用相互独立,互不影响。建立了该种减摆结构的模型,提出了利用船舶摇摆谱密度对模型进行了统计线性化分析,通过计算得出最优阻尼阀开口,针对被动减摆装置的局限性,利用模糊方法设计了最优阻尼的半主动控制策略。

磁悬浮复合转子章动模态的最优阻尼控制

为了抑制磁悬浮分子泵高速复合转子章动模态对稳定性的影响,提出了一种基于移相器的轴承力最优阻尼控制方法,建立了磁悬浮分子泵刚性复合转子的动力学模型,计算出转子闭环系统的最优控制相位,通过扫频检测闭环系统在临界转速处的滞后相位,定量获得系统的最优补偿相位,利用移相器对系统相位进行最优补偿,以保证系统在章动频率处的相位裕度,避免磁悬浮分子泵复合转子在高速下的章动失稳。经试验证明:采用最优阻尼控制方法,可使磁悬浮转子在高速运行时的章动模态幅值降低50%以上,对转子高速下的章动模态有较好的抑制效果。

不同平顺性评价指标对悬架最优阻尼比的影响

为研究不同汽车平顺性评价指标对悬架最优阻尼比的影响,以1/4汽车悬架线性模型为研究对象,采用MATLAB/Simulink软件建立路面不平度时域模型及悬架二自由度(DOF)模型。首先仿真验证路面不平度时域模型的准确性;接着分别采用加速度均方根(RMS)值和频率加权加速度均方根值作为平顺性评价指标计算最优阻尼比并进行比较,研究表明考虑加权作为评价指标的最优阻尼比小于未考虑加权作为评价指标的最优阻尼比,且两个评价指标下的最优阻尼比均与路面等级和车速无关;最后提出了同时考虑加权加速度均方根值、动挠度均方根值、车轮动载均方根值的综合平顺性评价指标,研究了基于该指标下不同路面不同车速的最优阻尼比,结果表明:采用综合平顺性评价指标时的最优阻尼比与路面等级和车速相关。研究结果为车辆悬架阻尼优化及控制提供了依据。

基于最优阻尼注入的Buck变换器无源控制研究

针对目前Buck变换器无源控制器中确定的阻尼注入DI不能使变换器获得好的控制性能的问题，本文提出了一种计算并优化DI的方法。首先，建立了无源控制器控制的Buck变换器系统传递函数，在阶跃输入情况下求系统的输出电流响应及其超调量，通过校正系统电流响应的超调量，最终确定DI的取值范围。在所确定的DI取值范围内，使用遗传算法对DI进行优化，求得最优DI。基于最优DI的无源控制器，可使Buck变换器具有优秀的性能。计算机仿真结果表明，本文提出的基于最优DI的无源控制策略是可行的。

减速带路面工况下线性和非线性模型悬架的最优阻尼比

为研究减速带路面工况下悬架最优阻尼比,搭建了二自由度汽车悬架线性及非线性模型,并采用MATLAB/Simulink软件建立正弦截面减速带路面时域模型以通过仿真验证路面模型准确性。在此基础上,根据ISO标准中频率加权系数设计频率加权滤波网格;探讨脉冲输入下悬架线性模型的局限性,提出考虑车轮离地、撞击限位块场景下的二自由度悬架非线性模型;最后采用振动剂量值(vibration dose value,VDV)和轮荷冲击系数k作为减速带路面工况下平顺性评价指标,仿真比较线性和非线性模型在考虑车轮离地、不同悬架限位块刚度以及不同行驶速度情况下的悬架最优阻尼比。研究表明,仅考虑车轮离地非线性情况不会影响最优阻尼比,考虑撞击限位块时,不同限位块刚度以及不同车速均影响最优阻尼比。该项研究结果为车辆悬架阻尼优化及控制提供了依据。

最优阻尼脉宽调制控制系统的综合

利用最优阻尼概念讨论脉宽调制控制系统的最优化综合问题，给出了综合算法和应用举例。

卡车驾驶室悬置最优阻尼匹配

根据卡车驾驶室单轮三质量行驶振动模型,对驾驶室悬置系统的最佳阻尼匹配进行研究,利用Matlab迭代积分,分别求解得到了三质量振动加速度和车轮动载幅频特性平方的积分表达式,并分别建立了基于舒适性和基于安全性的驾驶室悬置最佳阻尼比数学模型,在此基础上利用黄金分割优化设计方法,给出了舒适性和安全性相统一的卡车驾驶室悬置系统的黄金分割最优阻尼比.通过实例设计及仿真分析可知,所建立的驾驶室悬置最优阻尼比计算方法是正确的,对于卡车驾驶室悬置系统设计具有一定实际参考应用价值.

某三跨斜拉桥纵向设置液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

以某跨海大桥为例,采用有限元软件MIDAS建立三维空间有限元模型,考虑桩-土效应,研究在地震荷载作用下,阻尼器的阻尼比与阻尼指数之间的关系。根据能量等效原理,推导出非线性阻尼器最优阻尼系数,提出一种阻尼器参数优化的新方法。研究发现:当桥梁设置线性黏滞阻尼器时,体系的最优阻尼比近似等于0.5,与不设置黏滞阻尼器且阻尼比为0.05时的耗能能力近似相等;当阻尼器为非线性时,随着阻尼指数的增大,最优阻尼系数逐渐减小,结构位移逐渐增大;非线性阻尼器的减震效果优于线性阻尼器。这种阻尼器参数优化的新方法不仅可以大大减少计算时间,而且可以直接得到最优阻尼系数和最优阻尼比。

鹰式波浪能发电装置水动力学性能分析及优化

根据牛顿第二定律,对鹰式波浪能装置多个浮体进行了力学分析,基于微波理论,通过每个浮体之间三种模态的运动耦合,建立了流体力、阻尼力、铰接力、静水回复力等内外力之间的力学方程组。通过以运动浮体为边界条件求解多个浮体的水动力学参数,代入方程组中计算求得最优外加阻尼和最优俘获宽度比,从而优化设计方案,得到此时各浮体在纵荡、垂荡和纵摇三种运动模态下的位移幅值,以及阻尼力、铰接力、液压缸运动速度等相关参数。研究成果为鹰式波浪能装置的设计及制造提供了理论参考和依据。

非阻塞性颗粒阻尼器内部的颗粒莱顿弗罗斯特现象

为了更好地揭示非阻塞性颗粒阻尼器(NOPD)的减振机理,基于振动颗粒物质的流变特性,研究了NOPD的阻尼效果和其内部阻尼颗粒运动形态之间的关系,通过实验确定了NOPD发挥最优阻尼效果时其内部颗粒的运动形态,使用离散元仿真分析了最优阻尼颗粒的耗散特性。研究表明:实验设计参数下的NOPD发挥最优阻尼效果时(激振强度Γ=3.3,f=21 Hz),其内部出现稳定的颗粒莱顿弗罗斯特现象;这种状态下的NOPD最优阻尼效果主要来自两方面,一方面是主系统的部分振动动能通过颗粒间或颗粒与容器壁间发生的碰撞和摩擦以热能的形式散发,是颗粒对主系统振动能量的直接耗散;另一方面是主系统的部分振动动能转化为浮动颗粒的势能以维持颗粒莱顿弗罗斯特效应的稳定,这可看作是颗粒对主系统振动能量的间接耗散。