CDC减震器SH-ADD阻尼控制方法研究及应用

针对车辆在路面激励下的车身振动响应,文章研究连续阻尼控制(CDC)减振器阻尼控制方法及其在改善整车平顺性上的应用。文章首先建立1/4车辆2自由度悬架动力学模型,以此为对象研究,运用CDC减振器阻尼控制方法,包括天棚(SH)算法、加速度阻尼(ADD)算法及SH-ADD混合控制算法。基于MATLAB对比分析三种控制算法下的簧上加速度响应,最终选用SH-ADD控制算法作为应用对象。随后,为探究SH-ADD阻尼控制算法对整车振动响应的抑制效果,文章搭建基于ADAMS的整车多体模型,并以该动力学模型为基础进行ADAMS/Car-Simulink联合仿真。最后,通过对比被动悬架与搭载CDC减振器的半主动悬架在脉冲输入与C级路面输入两种工况下的车身垂向加速度响应,验证了所研究的CDC减振器SH-ADD阻尼控制算法对整车行驶平顺性有改善效果。

Theoretical and experimental research on a new system of semi-active structural control with variable stiffness and damping

In this paper,a new system of semi active structural control with active variable stiffness and damping (AVSD) is suggested.This new system amplifies the structural displacement to dissipate more energy,and in turn,effectively reduces the structural response in the case of relatively small story drifts,which occur during earthquakes.A predictive instantaneous optimal control algorithm is established for a SDOF structure equipped with an AVSD system Comparative shaking table tests of a 1/4 scale single story structural model with a full scale control device have been conducted.From the experimental and analytical results,it is shown that when compared to structures without control or with the active variable stiffness control alone, the suggested system exhibits higher efficiency in controlling the structural response,requires less energy input,operates with higher reliability,and can be manufactured at a lower cost and used in a wider range of engineering applications.

基于有源阻尼装置的新能源并网谐振抑制策略

当并网逆变器接入弱电网之时,电网阻抗的宽范围变化可能会导致系统不稳定。为此,通过在公共耦合点(PCC)处并联集中式有源阻尼装置,使其模拟阻尼电阻的外特性,可实现对并网逆变器和电网之间谐振的抑制。此处提出一种基于有源阻尼装置的虚拟电阻值自适应调节方法,既保证系统稳定性,又使有源阻尼装置中流过的电流尽可能小。同时,还提出一种对电流谐波基准的补偿方法,能够减小电流闭环对虚拟阻抗特性的影响,进一步改进阻尼效果。通过在实验室搭建一台5 kW的并网逆变器和一个1 kVA的有源阻尼装置,验证了所提控制方案的有效性。

汽车悬架控制系统研究动态与展望

综述汽车悬架控制系统的基本类型 ,半主动控制和主动控制的控制策略。由于智能阻尼装置具有机械结构简单 ,动态范围大 ,能耗低等特点 ,是一种非常有前途的半主动减振装置。介绍电流变液体及磁流变液体和装置的主要特点与优点 ,并给出智能阻尼器的模型。着重论述几种控制方法在汽车悬架控制系统中的应用 ,探讨今后的研究方向和发展趋势。

基于三电平变流器的智能充电装置研究

充电装置的高效性和稳定性要求随着电力车辆的普及而不断提高。研究了一种基于三电平的交流充电装置,除了具有参与网侧削峰填谷的功能,还能对用户侧产生的电能质量问题进行就地补偿。对于LCL型滤波器,通过数学建模的方法分析了其存在谐振峰值的理论依据,给出滤波电容串、并联电阻的阻尼控制框图,仿真和实验验证了有源阻尼控制方法对电流谐振和电压谐振的抑制效果显著。

风机塔筒风致振动的半主动控制研究

风机塔筒的振动控制技术一直是风能开发应用领域的关键技术之一,传统的被动控制技术控制效果不稳定鲁棒性差,在恶劣多变的风况环境中在结构稳定、宽频率、自适应能力好的振动控制技术能保证风电机组的高效运行。论文通过半主动控制方式对风机塔筒结构进行风致振动控制。根据主动最优控制算法LQR计算出主动最优控制力,然后按照限界主动变阻尼算法建立半主动控制算法,从而在不提供额外动力源的情况下实现主动最优控制。论文应用TMD主动变阻尼控制器建立TMD控制系统,并对风机塔筒的风致振动进行控制。最后通过对比风机塔筒结构在无控、被动控制、半主动控制作用下的PSD随机振动响应,发现半主动控制方式下风机塔筒结构的振动响应最小。结果显示:风机塔筒结构的半主动控制方式对于随机变化的风况具有一定的适应性,它的控制效果更加稳定且明显好于被动控制方式。

多自由度结构的磁流变阻尼顶层隔振控制

提出了应用磁流变阻尼装置的多自由度结构顶层隔振控制方法。首先,以大质量比TMD控制的减振机理为基础,对顶层隔振结构的动力特性进行研究,建立合理的顶层隔振结构体系;然后,采用磁流变阻尼器对顶层隔振结构的隔振层进行被动和半主动控制,以避免其控制范围较窄的缺点;最后,对三自由度结构进行顶层隔振控制时程分析,得到了比较理想的控制效果。

地震作用下智能相邻建筑的主动锚索控制(英文)

研究了应用主动锚索控制装置控制相邻建筑地震响应的有效性。首先，建立了主动锚索相邻建筑系统的运动方程；然后应用广义振型分析方法，寻求了主动锚索联结的相邻建筑的动力特性，特别是振型阻尼比；最后，在频率域内应用广义振型分析与虚拟激励相结合的方法，建立了主动锚索控制装置联结相邻建筑的随机地震响应的分析方法。应用本文建立的公式，我们编制了计算机程序，进行了广泛的参数研究，以评价控制装置的有效性，并确定最优传感器类型及控制装置参数。研究表明，如果应用速度传感器，并能适当地选择主动锚索控制器的参数，则可以显著地提高系统的振型阻尼比，减小两个结构的地震响应。

不同安装位置下主动阻尼装置对管道振动的控制效果研究

在设备运行过程中,管道经常会产生振动问题,给设备的安全运行带来严重的隐患。针对管道振动问题,采用主动阻尼装置,通过惯性作动器向振动管道系统施加作动力,实现了对管道振动的主动控制。以某化工企业往复式压缩机出口管线25 Hz的振动为例,搭建门型管道振动实验台进行实验,利用SAP2000软件模拟仿真了主动阻尼装置的减振效果。实验研究了惯性作动器在不同安装位置时主动阻尼装置对管道振动的控制效果,探究了惯性作动器的安装位置对管道系统振动控制效果的影响规律。通过对比惯性作动器安装在所选取的4个位置时的减振效果,得出当作动器安装在振动最大的位置上时,主动阻尼装置对管道整体的减振效果最好。

基于主动阻尼技术的薄壁件铣削振动控制研究

针对航天薄壁件在铣削减重网格过程中的铣削振动问题,提出了一种采用主动阻尼装置(ADD)对带网格薄壁件的铣削振动进行抑制的方法,对铣削振动抑制进行了理论推导、仿真分析与实验研究。首先,对ADD所采用的直接速度反馈控制原理进行了理论验证;然后,采用ANSYS有限元分析软件对带网格的薄壁件进行了模态仿真分析;最后,搭建了铣削振动抑制实验台,对比了在不同工况下ADD对带网格薄壁件的铣削振动抑制效果。研究结果表明:ADD可以有效抑制薄壁件在不同工况下的铣削振动,最高降幅达79.98%;ADD具有作用频带宽的特点,能够抑制多频率的铣削振动;ADD对不同网格剩余厚度的薄壁工件均有振动抑制效果,即在薄壁件由厚到薄的铣削过程中,ADD均能发挥其作用;ADD可以降低薄壁工件的表面粗糙度。

虚拟电阻自适应调节的集中式有源阻尼装置

当并网逆变器(机组)接入弱电网时,电网阻抗的宽范围变化可能会导致系统不稳定。为此,通过在公共耦合点(PCC)处并联集中式有源阻尼装置,使其模拟阻尼电阻的外特性,可实现对并网逆变器与电网之间的谐振的抑制。此处提出一种基于有源阻尼装置的虚拟电阻值自适应调节方法,既保证系统稳定性,又使有源阻尼装置中流过的电流尽可能小。同时,此处还提出一种对电流谐波基准的补偿方法,能够减小电流闭环对虚拟阻抗特性的影响,进一步改进阻尼效果。通过在实验室搭建一台5 kW的并网逆变器和一个1 kVA的有源阻尼装置,验证了所提控制方案的有效性。

基于直接速度反馈的管道振动主动控制

管道振动给石化设备的安全运行带来严重的隐患。基于直接速度反馈控制原理,利用主动阻尼装置向振动管道系统施加控制力,实现了对管道振动的主动控制。利用根轨迹法分析了控制系统的稳定性,实验验证了惯性作动器的动态特性对系统稳定性的影响,在增益系数过大时观察到了系统失稳的现象。以加速度信号作为评价指标,对不同反馈增益系数下主动阻尼装置对管道振动的控制效果进行了对比,并探究了主动阻尼装置的有效作用频带。结果表明,在反馈增益系数选择合理的情况下,主动阻尼装置对作动器线性工作频带内(20~50 Hz)的管道振动都能有较好的控制效果,最高降幅可达80%。最后对主动阻尼装置的设计和使用提出了参考意见,为振动控制效果的进一步提高提供了思路。

基于有限时间收敛的双臂空间机器人捕获卫星主动对接力/位姿阻抗控制

针对双臂空间机器人捕获卫星主动对接力/位姿阻抗控制进行了研究.为防止捕获过程中机械臂末端执行器与卫星接触、碰撞时产生的冲击载荷对机器人关节造成冲击破坏,在各关节电机与机械臂之间加入了一种弹簧阻尼缓冲机构.该机构可通过弹簧实现冲击力矩的卸载,阻尼器则用于因弹簧引起的柔性振动的抑制.为解决捕获过程中的非完整动力学约束及捕获后混合体系统的协调控制问题,结合牛顿第三定律、捕获点的速度约束及闭链几何约束,获得捕获后混合体系统的动力学方程,且通过动量守恒关系计算碰撞冲击效应与碰撞冲击力.通过分析对接装置在载体坐标系下的运动学关系,建立对接装置相对载体的运动雅可比矩阵,并基于此建立基于力的二阶线性阻抗模型,实现对接装置输出力的精确控制.考虑到主动对接操作过程要求控制器具有收敛速度快,控制精度高的特点,通过结合终端滑模与超扭滑模的特点,提出一种非奇异快速终端滑模阻抗控制策略.该策略即能实现主动对接操作中位姿与输出力的快速响应,又能有效地抑制滑模的抖振以保证控制精度.通过Lyapunov定理证明系统的稳定性;利用数值模拟验证缓冲装置的抗冲击性能及所提阻抗控制策略的有效性.

薄壁工件铣削加工振动主动控制实验研究

针对薄壁工件在铣削加工过程中的振动问题,采用主动阻尼装置对薄壁工件进行了铣削振动控制实验研究。首先,对主动阻尼装置的原理进行了阐述;然后,建立了薄壁工件的有限元模型,并对其进行了ANSYS模态分析;最后,搭建了铣削振动主动控制试验台,进行了主动控制实验,将惯性作动器分别安装在工件的不同位置和铣床主轴上,对不同工况下主动阻尼装置的振动控制效果进行了对比分析。实验及研究结果表明:主动阻尼装置可以有效抑制薄壁工件的铣削振动,降幅最高可达40.6%;将作动器置于工件的减振效果优于将其置于铣床主轴的效果;且作动器离铣刀切削位置越近,振动控制效果越好。

馈能型汽车内置永磁体磁流变减振器的设计及试验

磁流变半主动悬架因其具有响应速度快、能耗少等优点而成为汽车研究领域的热点问题之一.针对传统磁流变减振器存在故障安全和磁流变液静置沉降等问题,基于磁流变液基本特性,设计了一种馈能型汽车内置永磁体式磁流变减振器,进行了减振器力学计算与有限元仿真分析.并通过减振器示功试验验证了所设计的馈能型内置永磁体式磁流变减振器满足永磁体单独工作模式下正常工作的条件,在一定程度上缓解了阻尼器故障安全和磁流变液静置沉降问题,且减振效果良好.通过能量回收实验验证了馈能装置能量回收的真实性与有效性.

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(acceleration driven damper,ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响,选择最优的阻尼系数能更好地验证ADD控制策略对磁流变半主动悬架的控制效果。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明:在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%、15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。研究得到最优阻尼系数下的ADD控制的磁流变主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用。

轴系推力轴承主动减振液压控制装置分析研究

介绍了能降低船舶推进轴系纵向振动的推力轴承主动减振液压控制装置,建立了推力轴承纵向振动及主动减振液压控制装置液压系统数学模型,利用MATLAB软件,对推进轴系所受螺旋桨的激励力、纵向振动位移及加速度进行了仿真分析。结果表明:主动减振液压控制装置能有效解决推进轴系的动态刚度与支承刚度之间的矛盾;且具有推进轴系纵向位移范围小、加速度响应幅值低以及减振降噪效果明显等特点,可为船舶推进轴系的研制提供技术支撑。