Control of magnetic levitation positioning stage with an eddy current damper

To enhance the system damping,a permanent magnet set which served as an eddy current damper was added to the magnetic levitation positioning stage which consists of a moving table,four Halbach permanent magnetic arrays,four stators and displacement sensors.The dynamics model of this stage was a complex nonlinear,strong coupling system which made the control strategy to be a focus research.The nonlinear controller of the system was proposed based on the theory of differential geometry.Both simulation and experimental results show that either the decoupling control of the movement can be realized in horizontal and vertical directions,and the control performance was improved by the damper,verifying the validity and efficiency of this method.

时滞耦合质量摆动力吸振器减振系统的等峰优化理论与实验

摆式调谐质量阻尼器因其便于安装、维修、更换,且经济实用,广泛应用于结构减振.它通过将摆的自振频率调谐到接近主系统的控制频率,使摆产生与主系统相反的振动,从而抑制或消除主系统的振动.本文通过对主系统无阻尼的被动减振系统和主系统有阻尼的时滞反馈主动减振系统进行多目标优化设计,实现了对主系统幅频响应曲线的等峰控制和共振峰与反共振峰差值的有效控制.首先,建立了时滞耦合质量摆动力吸振器减振系统的力学模型和振动微分方程,通过对主系统无阻尼的被动减振系统进行等峰优化,获得了减振系统的最优频率比和质量摆的最优阻尼比.对于主系统存在阻尼的被动减振系统,在该优化参数下主系统的幅频响应曲线等峰优化失效.其次,对于主系统存在阻尼的时滞反馈优化控制系统,采用CTCR方法得到了反馈增益系数和时滞的稳定区域.在保证系统稳定的前提下,通过调节反馈增益系数和时滞量两个控制参数能够实现对主系统幅频响应曲线的等峰控制.再次,对共振点处主系统振幅放大因子时滞敏感度和反馈增益系数敏感度进行分析,表明共振点幅值对反馈增益系数比对时滞更为敏感.最后,通过实验分别在频域和时域内对理论结果进行了验证.研究表明,通过采用时滞反馈对摆式调谐质量阻尼减振系统进行等峰优化控制,在较宽的频率区间内抑制了主系统的振幅;通过控制共振峰和反共振峰的差值,保证了幅频响应曲线的平坦性.

两自由度碰撞振动系统的混沌控制

研究一类两自由度的碰撞振动系统,采用阻尼系数反馈混沌控制方法,通过选取合适的控制增益参数,可将碰撞振动系统的混沌运动控制到周期一轨道和周期二轨道.数值模拟验证了该方法的有效性.

主动汽车悬架的非线性控制

本文采用1/4车模型对天棚阻尼器和主动悬架的动力学性能进行分析。针对执行器的非线性特性,探讨了微分几何法和反馈线性化法在主动悬架控制中的应用。在系统控制设计中采用了离散滑模法。仿真结果显示非线性控制律能有效地改善主动悬架的隔振特性。

加速度反馈磁流变阻尼器半主动控制

在建筑结构的半主动控制中 ,多以结构的位移和速度反应作为状态反馈 ,但是实际工程中会产生测量不便以及误差累积等问题 .为此 ,利用加速度测量简单、可靠的特点 ,采用加速度作为反馈变量来实现建筑结构的磁流变阻尼器半主动振动控制 .计算实例分析结果表明 ,此控制策略能够有效地减少结构的地震反应 。

电流变智能半主动悬架的输出反馈变结构控制

对带有电流变智能阻尼器的汽车半主动悬架系统设计了一种输出反馈变结构控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面矩阵,实现控制与外界扰动完全解耦。仿真分析了多种激励信号下隔振质量的响应及半主动悬架系统在系统参数摄动下的鲁棒特性。仿真结果表明,变结构控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对外界扰动有一定的适应性,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。

基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验

本文针对安装有半主动磁流变阻尼器 (MRdamper)的一座二层模型结构进行了抗震振动台试验研究 ,通过采用基于加速度反馈控制策略的两种半主动控制算法进行了在各种地震动作用下模型结构的半主动控制的抗震试验研究 ,并进行了Passive -on和Passive -off两种被动控制的试验研究。试验结果表明 ,MR阻尼器作为一种半主动控制装置可以有效地控制结构的峰值位移和均方差反应 ,且半主动控制对结构顶层的峰值位移和均方差的控制效果均优于两种被动控制方法。因此 ,本文提出的两种半主动控制算法都是有效的 。

基于ILMI算法的车辆半主动悬架静态输出反馈控制

针对采用磁流变阻尼器的1/4汽车半主动悬架模型进行振动控制分析。利用迭代线性矩阵不等式(ILMI)算法在输出反馈控制中的求解优势,提出基于ILMI算法的半主动悬架静态输出反馈控制方法。仿真结果表明,结合合适的控制算法,采用磁流变阻尼器的半主动悬架系统有效地改善了汽车驾驶平顺性和乘坐舒适性。

半主动直接输出反馈变结构控制电流变阻尼器减振研究

针对多层结构电流变阻尼器减振系统运动状态难以完全实时测量、扰动存在不确定性、系统参数容易出现摄动以及阻尼器连续可调的特点,提出了半主动直接输出反馈变结构控制策略,根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模梯度参数,实现控制与扰动完全解耦;饱和非线性环节使阻尼器阻尼力不超调;阻尼力对主结构做负功控制规则保证主结构最佳减振。仿真分析表明,电流变阻尼器减振控制系统效果明显,不仅对扰动具有自适应性,而且对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。

具有参数不确定性的车辆座椅悬架H_∞输出反馈半主动控制

针对座椅悬架系统的参数不确定性和位移测量难题,基于线性矩阵不等式和H∞最优控制理论,建立了座椅悬架系统的参数不确定性H∞输出反馈控制器。控制器利用估计的状态采用鲁棒控制策略计算期望控制力。磁流变阻尼器的控制电压在满足半主动和极值约束条件下,比较期望控制力与当前阻尼力的大小,应用开关控制算法进行调整,使得磁流变阻尼器产生跟踪期望控制力的阻尼力。数值仿真结果证明,该控制器在仅利用座椅架的加速度作为测量输出进行状态估计,以及在座椅悬架系统具有参数不确定性的情况下,仍能有效地对座椅外部激励进行隔振,改善驾驶员的乘坐舒适性。

弹支干摩擦阻尼器在线控制转子失稳

为了实现转子失稳振动的主动控制,建立了基于主动弹支干摩擦阻尼器(ESDFD)的锁相延迟反馈控制法控制转子失稳振动的理论模型和消除转子失稳振动的在线实现方法。理论分析了弹支干摩擦阻尼器提高转子失稳门槛转速,模拟了转子的失稳振动,并对基于锁相延迟反馈控制的在线控制转子失稳振动的效果进行了试验验证。试验结果表明,主动弹支干摩擦阻尼器能够有效地控制转子失稳振动,为转子失稳振动控制提供了一种新途径。

基于磁流变阻尼器的半主动控制方法研究

磁流变阻尼器具有温度适应性强、响应快、能耗低等优点,它在振动控制领域的应用被广泛关注,但由于其内在的非线性滞回力学特性,实际应用中并未充分发挥其优点。对磁流变阻尼器的动力学模型进行讨论,并对各种控制方法进行比较分析。根据其非线性滞回特性,提出二阶微分方程模型,并采用非线性反馈方法对其进行非线性反馈线性化控制。结果表明:基于二阶微分方程的模型能更好地拟合磁流变阻尼器非线性滞回特性,采用该模型进行非线性反馈控制能得到较好的控制效果。

反馈控制摩擦阻尼器的设计及分析

针对复杂振动控制中需要摩擦阻尼器输出不同阻尼力的需求,设计了一种反馈控制摩擦阻尼器。该类阻尼器可以利用被控结构振动位移信号进行阻尼力调整,从而实现振动半主动控制。通过阻尼器工作能力理论计算和仿真分析,对影响新型阻尼器性能的参数进行研究。利用有限元仿真分析方法对活塞体等关键部件进行结构分析,验证该结构的合理性和安全性。最后建立起了反馈控制摩擦阻尼器的数学模型,并得出其力-位移滞回曲线。

磁流变阻尼器无模型前馈/反馈复合控制

为了实现磁流变(MR)阻尼器高可靠性和高精度的阻尼力跟踪控制,克服基于逆向动力学模型的前馈控制易受模型误差和外界干扰影响的问题,提出结构简单、实现容易的无模型前馈/反馈复合控制(MFFFFBC)方法.利用磁流变液减振器阻尼力连续可调的特点,将磁流变阻尼器控制器前一时刻的控制量进行采样保持作为前馈控制器,以避免建立复杂的磁流变阻尼器逆向动力学模型.利用期望阻尼力与实际阻尼力之间的跟踪误差信号构建反馈控制器对前馈控制量进行实时修正,利用饱和函数对控制电压进行限幅,以避免控制电压高频振荡.试验结果表明,在MFFFFBC控制下输出电压连续光滑变化,与经典的基于Heaviside阶跃函数的控制相比,采用本研究所提出的控制策略,黏性阻尼力和摩擦阻尼力的跟踪误差分别减小了21.98%和26.64%.

风力发电机组塔架减振控制策略设计

大型变速变桨风力发电机组塔架减振控制对延长风电机组整机运行寿命和保障机组安全稳定运行具有十分重要意义,为此提出一种塔架阻尼器反馈控制减振方法。在对塔架受力分析及建模的基础上,建立了塔架系统的运动方程,并对塔架振动原因进行分析,得到引起振动的重要因素,通过设计塔架阻尼器反馈控制来抑制塔架振动。以某国产2 MW机组为例,通过仿真验证可知,此方法能够增加塔架一阶振动模态的阻尼,保障机组获得足够的稳定裕量,变桨距执行机构所受疲劳载荷减小,有效保障机组在额定风速以上发电时,塔架顶部的振动位移减小、塔底载荷降低,在一定程度上提高了机组寿命。

空调系统防火阀信号反馈及电气联动探讨

JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》、GB 50016-2014《建筑设计防火规范》、GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》对空调系统的70℃防火阀信号反馈及控制要求不一致,导致项目设计和施工过程中出现矛盾,本文着重分析相关规范条文的目的及意义,并给出笔者的建议。

基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究

为了解决双轴串联的旋转机械在临界转速处产生共振问题,搭建了双跨转子实验台,在不改变原有支撑形式的条件下将磁流变阻尼器分别安装在串联的轴1、轴2上,并建立双跨轴系振动的半主动控制系统,采用比例-积分-微分(PID)控制方法,以振幅为反馈参数实时调节阻尼器电流,在线抑制双跨轴系的振动,并在此基础上通过整定PID控制的比例系数K研究其值对振动控制效果的影响。实验结果表明:基于磁流变阻尼器的PID控制系统可以有效控制两个串联轴在临界转速附近的振动;对临界振幅过大的转子宜采用较大K值,而对临界振幅较小的转子可适当减小K值。

对防火阀、排烟防火阀设置的思考

整理比较GB 51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》、GB 50016-2014《建筑设计防火规范》(2018年版)、GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》、GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》对暖通专业各类防火阀、排烟防火阀、排烟阀等的相关规定,分析各类阀的类别、作用、设置位置、信号反馈、控制要求及其与火灾自动报警系统的关联等问题。

结构地震反应的半主动摩擦阻尼局域反馈控制

该文研究了建筑结构地震反应的半主动摩擦阻尼局域反馈控制问题。首先建立了安装有摩擦阻尼器的建筑结构的受控运动方程,提出了抑制结构地震反应的局域反馈控制方法。基于Kalman滤波提出了三种局域反馈半主动控制策略。通过数值研究考察了半主动摩擦阻尼器对建筑结构地震反应的控制效果,并进行了相应的参数研究。研究表明:该文提出的局域反馈控制策略可以有效地实现结构的地震反应控制。

基于磁流变阻尼器的转子系统振动随动控制

针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大的问题,搭建了转子系统实验台,实验台保持原本的支撑形式,并安装磁流变阻尼器,实验研究不同工况下磁流变阻尼器对转子系统振动的影响规律.结果表明:磁流变阻尼器可以有效抑制转子系统临界转速附近的振动,降幅可达90%.根据实验结果提出一种以振幅为反馈控制参数的随动控制方法,对转子系统的振幅变化进行追踪,根据振幅实时调节磁流变阻尼器电流,在线抑制振动.结果表明随动控制可以随着转子系统振动变化而在线改变控制电流,使转子系统振动稳定在目标值附近,实现了转子振动的自动调控.