斜拉桥拱形钢塔的MTMD风振控制研究

以杭州之江大桥为例,研究斜拉桥拱形钢塔动力特性及多重调谐质量阻尼器MTMD风振控制方法。运用ANSYS软件,分析拱形钢塔施工及成塔状态的动力特性,确定钢塔MTMD风振控制振型及频率。采用改进谐波合成法模拟随机性良好的脉动风场,以拱形钢塔顶部位移及加速度风振响应减振率为优化目标,对MTMD系统的参数进行优化分析,设计可控制拱形钢塔面内与面外振动的调谐质量阻尼器TMD结构及其参数。研究结果表明:MTMD系统的控制效率与其参数有很大关系,MTMD系统存在最优参数组合,对于拱形钢塔施工未合拢阶段(风振最不利状态),MTMD系统应选择质量比为0.01,TMD个数为12,阻尼比为0.05,带宽为0.1的参数组合。MTMD系统中各参数对结构位移和加速度减振效果的影响较为一致,一般加速度的减振率大于位移减振率。

旋转式硅油阻尼器动态特性实验研究

通过弹簧 质量 刚杆 阻尼器系统模拟了扭振阻尼减振系统 ,提出利用功率谱函数识别系统阻尼的方法 ,并通过有关实验对阻尼器的阻尼特性及其温度效应进行研究 。

烟气脱硫塔风诱导振动的TMD控制研究

针对高塔设备风诱导振动的实际问题,提出采用调谐质量阻尼器(TMD)对其进行被动控制。以某烟气脱硫塔为例,运用数值仿真技术,首先通过模态分析获得结构的自振特性,然后利用谐响应分析研究调谐质量阻尼器控制效果随其参数变化的一般规律,并应用更为精确的时程分析法对减振前后高塔设备的风诱导振动情况进行了对比分析。研究结果表明:质量、频率比及阻尼比对控制效果有重要影响,应对其进行优化。参数优化后,塔顶的最大振幅减小了89.4%,减振效果十分显著。

高效节能液控振动挖掘机及振动式铲斗

研究开发一种高效节能液控振动挖掘机及振动式铲斗,利用其结构设计和液压油路控制,实现高效节能液控振动挖掘机的振动挖掘方式,将传统的静态挖掘力变革为动态瞬间大的冲击挖掘力。目的是解决耗能大户挖掘机在硬地面、矿山碎石地面、山石地震等复杂地面施工中出现的低效率、高耗能问题。

应用分力合成方法提高系统性能指标的研究

提出了将柔性结构的分力合成主动振动抑制方法和反馈控制律结合使用来提高柔性结构控制系统性能指标的方法。应用该方法仅需要知道闭环系统及柔性振动的频率及阻尼 ,而且可以同时抑制任意多个振动模态 (包括控制器引起的振动、柔性振动及其他形式的振动 )。分力合成方法对频率及阻尼的不确定性具有较强的鲁棒性 ,使该方法易于工程实现。文章针对单柔性杆 ,将分力合成主动振动抑制方法和反馈控制相结合 ,设计了不同形式的大角度机动控制律 。

基于振动的微尺度对象操作实验研究

针对真空吸附释放微尺度对象困难的问题,采用真空吸附拾取与基底施加振动的双作用方法来释放微尺度对象,以达到提高释放成功率和释放精度的目的。由理论分析可知,微尺度对象成功释放与摩擦力和黏着力有关。通过实验研究发现:当振动输入信号的频率增加时,振动释放的成功率变化不大,而其释放精度增加;当振动输入信号的幅值增加时,振动释放的成功率增加,释放精度也相应提高;当微尺度对象的直径减小时,振动释放的成功率降低,释放精度也相应降低。从而证明,振动输入信号的频率、幅值以及微尺度对象尺寸的变化与振动释放的成功率和精度密切相关。

弓网振动试验系统的改进幅相自适应控制设计

为提高弓网振动试验系统的正弦信号跟踪精度,提出一种改进幅相自适应控制方法。在时域给出正弦信号的幅值误差、相位误差和中心位置误差的辨识公式,采用线性插值的方式对相位误差以超过系统控制周期的精度进行辨识。结合辨识误差,建立3个参数的迭代序列,并在考虑低频快速性与高频稳定性的基础上,对迭代速率进行分段处理。最后分别给出辨识和迭代部分有限状态机程序的计算机实现方法。由弓网振动试验系统的实验数据表明,该改进算法能有效提高正弦信号的跟踪精确,可广泛应用于工程领域。

电磁轴承支承的船舶推进轴系纵向振动变刚度控制方法研究

船舶推进轴系纵向非定常激励激发壳体结构振动和辐射噪声,严重影响航行隐蔽性。针对这一问题,结合电磁轴承支承特性主动可控优势,首先提出了一种采用电磁轴承支承的推进轴系结构,然后推导了含推力电磁轴承结构及控制参数的轴系纵向振动频率方程,最后提出了一种基于纵向激励频率的变刚度控制方法。仿真结果表明,在推力电磁轴承可变等效刚度范围内,增大控制器比例系数,可有效提高轴系一阶纵向固有频率,对高阶纵向固有频率影响不大;轴系在不同转速下工作时可以选用不同比例系数,实时调节轴系纵向振动传递特性,有效减小纵向激励向壳体传递。

吸气式高超声速飞行器反演自适应控制

针对吸气式高超声速飞行器纵向平面控制问题,提出一种反演自适应控制设计方法。将飞行器结构的弹性振动转化为运动方程中的不确定项,基于反演控制思想分别设计了速度和高度控制器。通过对模型中不确定项的上界进行自适应估计,消除弹性振动对控制系统的影响。引入滑模微分器对虚拟导数进行求解,避免出现传统反演控制中的虚拟导数计算量膨胀问题。仿真结果表明,所设计控制器能够在模型存在不确定的情况下实现对速度和高度参考输入的高精度稳定跟踪。

频段内汽车悬架时滞反馈控制参数优化

对有限频段内汽车悬架系统的时滞反馈控制参数优化问题进行研究。首先,建立时滞加速度反馈控制下1/4汽车悬架系统力学模型,推导出车身和车轮加速度幅值的解析表达式;其次,通过对系统稳定性分析,得到关于反馈增益系数和时滞的稳定性分区图,以数值计算验证稳定性分析的正确性;最后,在有限频段内以最大车身加速度变化的百分比为优化目标,以反馈增益系数和时滞为优化参数,利用粒子群优化算法获得有限频段内最优反馈增益系数和时滞。实验结果表明,与被动汽车悬架系统相比较,最优时滞反馈控制下汽车悬架系统的隔振性能获得了明显提高,在最优时滞反馈控制参数取值下,有限频段内车身加速度幅值至少降低37.27%。

柔性空间机械臂捕获卫星过程的鲁棒镇定与自适应抑振复合控制

分析漂浮基柔性空间机械臂捕获运动卫星过程的碰撞动力学,及受碰撞冲击后的不稳定空间机械臂系统的控制.首先,利用假设模态法近似描述柔性杆的弹性变形,并结合第二类拉格朗日方程建立柔性空间机械臂多体系统动力学模型.而后,基于动量守恒原理,利用动量冲量法分析空间机械臂捕获卫星的碰撞动力学.针对受碰撞冲击后不稳定运动空间机械臂,设计鲁棒镇定与自适应抑振复合控制以维持空间机械臂与被捕获卫星组合体系统稳定.最后,数值仿真揭示了碰撞冲击影响效应,并验证了上述控制算法的有效性.