动态非线性压电驱动机电耦合动力学系统建模及其宽带高精度位移控制系统

研究了压电陶瓷驱动器的复杂非线性滞回动力学系统建模及其位移跟踪控制问题。采用状态空间方程,建立了一种新型压电驱动机电耦合动力学系统集总参数模型。该模型首次将动态本征非线性集成到压电叠堆的滞回特性中,并考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性。在此基础上,利用微分几何的输入输出线性化方法,导出了一个简化的线性规范型子系统。根据该子系统设计了一种基于LQ方法的非线性位移跟踪控制系统。与现有控制系统的对比仿真表明,本文提出的控制系统不仅消除了驱动器的稳态定位误差,有效地实现了整体动态性能的最优化,而且将其在-3 dB的截止频率从638 Hz扩展到5 217 Hz,频带宽度提高了将近一个数量级,较好地改善了驱动器的高速频响特性。

新型压电驱动机电耦合动力学系统分析与建模

为了准确描述压电陶瓷驱动器中存在的复杂非线性滞回动力学特性,采用分层建模原理,建立了驱动器中底层压电叠堆的非线性滞回子模型。将该底层子模型与驱动器中上层弹性和运动部件的子模型进行集成,导出了一种具有仿射形式的新型机电耦合非线性集总参数ECNLP模型。通过时域的仿真与实验对比验证和频域的动力学分析表明,该模型不仅能够准确、合理的刻画压电叠堆中的非线性滞回动、静态特性,而且充分考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性,为以后压电陶瓷驱动器控制系统的设计提供了一种新的建模方法。

基于ABAQUS的橡胶垫隔震支座单元二次开发

橡胶垫隔震技术是减轻建筑结构在地面地震动激励下动力响应的有效措施,得到了日益广泛的工程应用。隔震的结构也由普通的低矮建筑拓展到一些复杂结构,如一些不规则的建筑场馆、桥梁,目前在高层建筑中也得到了应用。这对结构的动力响应分析提出了越来越高的要求,特别是对大型复杂结构,如何模拟橡胶垫的非线性特性,并结合到结构的有限元分析中,已成为影响橡胶垫隔震技术推广应用的一个关键问题。本文基于ABAQUS的二次开发平台,采用Bouc-Wen模型描述其水平恢复力的滞回特性,同时考虑竖向刚度的拉压异性,对橡胶垫隔震支座单元进行了二次开发,其中Bouc-Wen的参数可以根据需要进行合理的调节和设置,基于所开发的软件,对一个不规则结构进行了仿真分析,探索了隔震的影响效果。

磁流变阻尼器BP神经网络逆向模型的优化

为消除磁流变阻尼器逆向模型输出阻尼力与控制电流和活塞相对位移之间存在的非线性滞回特性以提高泛化程度和控制实时性,利用反向传播(BP)神经网络建立磁流变阻尼器逆向模型,采用遗传算法对神经网络的结构、阈值和权值进行了优化,对预测电流进行了误差分析.将该优化的磁流变阻尼器神经网络逆向模型应用到汽车半主动悬架控制系统中进行仿真,结果表明:与期望电流值相比,优化后BP神经网络逆向模型的控制电流预测误差较优化前减小;与优化前相比,采用优化后的逆向模型的悬架的垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度均减小,控制实时性增强.

磁流变阻尼器的双sigmoid模型及试验验证

在对M RD进行力学性能试验研究的基础上,提出一个新的力学模型—双s igm o id模型。该模型的突出优点是考虑了施加电流、激励性质等因素的影响,且参数识别容易、物理概念清晰。在不同激励性质和电流下,该模型与试验结果相比均能较准确地描述M RD低速区的滞回非线性及在高速区的饱和特性。

铅-磁流变阻尼器的试验及计算模型

首先介绍了铅-磁流变阻尼器(LMRD)的构造与特点。然后根据LMRD试验测得的滞回曲线,提出了该阻尼器的力学模型-Michaelis-Menten模型,并对模型参数进行了识别。最后通过将模拟结果与试验结果进行对比对模型进行了验证。结果表明:Michaelis-Menten模型能描述电流、位移幅值和激励频率对LMRD力学性能和非线性滞回性能的影响。