航海船舶多维振动主动控制研究

采用基于并联机构和电磁作动器的多维振动主动控制装置,实现了对船舶航行中面临的多维低频振动衰减。对振动控制装置进行了结 构设计、系统控制模型分析和控制算法研究,并制作样机进行了实验研究。样机试验结果表明,该多维减振装置能够实现船舶多维低频振动主 动控制。     

磁流变阻尼器在多维减振平台上的应用

 自行设计并制作了一款磁流变阻尼器，通过对实验数据和特征曲线的分析，研究了该阻尼器的磁场强度和阻尼性能，验证了该阻尼器应用于半主动控制的优越性。根据减振平台主体机构的并联机构机型的选择原则，以三平移减振平台为例，提出了将磁流变阻尼器应用于多维减振平台上的设想，并构思了初步方案，为此类阻尼器应用于多维减振平台提供了数据基础和技术支持。     

海洋平台桁架结构半主动颗粒阻尼减振技术研究

海洋平台桁架结构的减振装置长期暴露在盐雾和高强度的紫外线辐射下,传统的黏弹性阻尼减振技术易老化、失效,其使用寿命有限。通过电磁场控制颗粒运动的半主动颗粒阻尼技术在被动颗粒阻尼技术耐高温、抗老化等优点的同时,还能适应外界复杂载荷的变化。基于耦合仿真分析方法研究半主动颗粒阻尼技术在海洋平台桁架结构中的减振性能,分析了控制策略、控制电流、颗粒参数等因素对海洋平台桁架结构振动特性的影响规律。结果表明:半主动颗粒阻尼减振效果优于被动颗粒阻尼减振效果;控制策略在不同频段对系统减振效果的不同;仿真结果与试验结果具有很好的一致性。     

半主动变刚度TLCD减振控制的研究

为改进被动式调频TLCD的减振特性,提出了半主动变刚度TLCD减振系统,基本原理是将调频TLCD的弹簧设置成可调谐状态,在振动过程中,根据减振系统的需要适时调整调频弹簧的开关状态。减振系统的刚度由两部分组成,一部分是液体振动的恢复力,另一部分由变刚度装置的弹簧提供。由Lagrange方程建立起半主动变刚度TLCD的运动方程,以一个单自由度结构体系为算例,分析了可变刚度对系统控制性能的影响。外荷载频率与结构的频率比取不同值,比较了被动TLCD、半主动变阻尼TLCD和半主动变刚度TLCD的减振频带。考虑TLCD的频率和结构的实际频率之间存在一定的误差时,研究了半主动变刚度TLCD的减振性能。最后,通过一个五层结构的算例,分别在谐波和地震波作用下,验证了半主动变刚度TLCD对多自由度结构体系的减振特性。研究结果表明,半主动变刚度TLCD具有更宽的减振频带,在TLCD的频率和结构振动的频率存在误差时,仍能保持较好的减振效果。     

采用模糊逻辑的半主动摩擦阻尼器对偏心结构的振动控制

采用在结构水平双向设置半主动摩擦阻尼器的方法，对偏心结构在多维地震动作用下的振动控制问题进行了研究。首先运用时程分析法，确定小震作用下摩擦阻尼器较优的初始起滑力。然后在建立起半主动控制策略的基础上，利用Takagi—Sugeno型模糊逻辑调节作用在半主动摩擦阻尼器上的正压力，实现对偏心结构的振动控制。数值结果表明，采用这种方法对减小结构的平动反应和扭转反应都能起到较好的控制效果。     

基以于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究——建模与直接自适应控制

利用磁流变液体的特点，采用磁流变阻尼器实现车辆悬架减振系统的半主动控制，由于磁流变液体的滞回特性及其在固液态之间的转换引起半主动悬架系统强烈和非线特性，为此，设计了神经网络直接自适应控制，仿真表明，由磁流变阻尼器和神经网络相结合实现的车辆悬架半主动控制系统能够较好地提高车辆的行驶平顺性。     

改进的Bang-Bang控制算法的理论与试验研究

将电压的切换时间作为可调参数,提出了基于位移反馈的改进的Bang-Bang控制算法。建立了磁流变阻尼器对拉索减振的半主动控制的有限元模型以及基于dSPACE、MATLAB/Simulink和磁流变阻尼器等工具的半主动控制试验平台,从有限元数值仿真和试验实测两方面分析了改进的Bang-Bang控制算法和最优被动控制对拉索减振效果的影响。理论计算和试验实测结果都表明改进的Bang-Bang控制对拉索的减振效果优于最优被动控制,同样优于经典的Bang-Bang控制算法;半主动控制时阻尼器输入电压的切换时间对拉索系统的减振效果至关重要。     

斜拉索-磁流变阻尼器系统半主动控制的神经网络法

磁流变阻尼器具有良好的可变阻尼特性，能用于结构的半主动控制。针对斜拉桥拉索-磁流变阻尼器系统，本文提出了利用神经控制器进行半主动控制的神经网络法，该神经控制器根据过去时刻的加速度响应和控制信号预测下一时间步的控制信号，并给出了训练方法及开展了数值仿真研究。仿真结果显示，采用神经网络半主动控制能取得很好的减振效果，证明该方法是可行的。     

两平移两转动四自由度减振平台设计、仿真与测试

应用两平移两转动四自由度并联机构为组合弹性阻尼减振装鬣主体结构，在机构原动件处辅以弹性阻尼装置，运用反向自适应原理，模拟橡胶，实现多自由度减振。按照给定减振要求，对减振平台进行理论设计和分析，用AD-AMS软件建立系统模型和仿真，并制作样机试验。由动态模拟及试验结果一致，从而说明该减振平台设计的正确性和可行性。     

船筏减振双线性系统的最优半主动阻尼控制

本文以船筏减振双线性系统为分析对象,利用极大值原理,通过受约束的梯度法数值求得船筏减振双线性系统的最优半主动阻尼控制曲线。由于控制曲线的非线性特性很强,甚至存在不可导的问题,引入脉冲函数并进行理论推导,解决了不可导曲线无法求解的缺陷,从而适用于双线性建模的系统。本文最后还比较了新方法与被动阻尼系统,半主动天棚阻尼系统在随机和冲击信号激励下的减振效果。结果显示：船筏双线性系统最优半主动阻尼控制策略是本文所述五种控制策略中减振效果最好的,并且对冲击信号的减振效果明显好于对随机信号减振。     

整车悬架的最优模糊半主动控制

以配置四个磁流变阻尼器的整车悬架为控制对象,提出顶层最优控制与底层模糊控制相结合的最优模糊控制思想。首先由整车悬架随机最优控制获得4对期望的控制力,再通过模糊控制器使各磁流变阻尼器的反力逼近这4对控制力,从而实现对整车悬架的振动半主动控制。仿真研究表明,最优模糊控制的控制效果明显优于现有的开关最优控制,特别是对簧载质量的垂直加速度、俯仰角加速度以及悬架动挠度抑制效果明显,可不同程度改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于MR阻尼器的高速动车组悬挂系统半主动控制仿真

用联合仿真方法分析了基于磁流变(Magnetorheological,MR)阻尼器的两种半主动控制策略对8车编组高速动车组动力学性能的影响。建立了考虑非线性悬挂系统和MR阻尼器的8车编组高速动车组模型,并利用试验数据进行了验证。在进行MR阻尼器性能试验的基础上,利用多项式模型进行曲线拟合,得到了MR阻尼器的9阶多项式模型。通过ADAMS和Matlab联合仿真的方法,设计了开关控制器和改进型开关控制器,对基于MR阻尼器的高速动车组二系悬挂系统横向半主动减振器进行仿真分析。仿真结果表明:对比被动控制,开关控制和改进型开关控制作用下的车体横向加速度均方根值最大分别降低14.85%和22.58%,车辆横向运行平稳性指标最大分别降低4.23%和7.95%。由此可见,改进型开关控制的减振效果更佳。     

基于模糊滑模backstepping的半主动空气悬架设计

为了研究半主动空气悬架系统对车辆行驶性能的影响,提出基于半主动空气悬架的模糊滑模backstepping控制。建立1/4二自由度半主动空气悬架动力学模型,用模糊逻辑系统逼近未知函数,解决了阻尼系数不易测的问题。该方法设计的控制器能够适应因车辆行驶状态或者环境发生改变而引起的系统参数在一定范围内的变化。仿真结果表明,与被动悬架相比,模糊滑模backstepping控制器对于提高半主动空气悬架系统减振效果更加明显。     

MR阻尼器半主动控制对拉索减振效果的仿真分析

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索动力计算模型。采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对某大桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标。磁流变阻尼器力学关系选用Spencer现象模型。比较了MR阻尼器半主动控制与被动控制对斜拉索前三阶的减振效果,对MR阻尼器耗能机理和半主动控制算法的实用性进行了探讨。同时考察了系统的共振峰频率漂移及滞回曲线形状,提出了理想的粘性可变阻尼器模型。分析表明:基于位移和速度方向半主动控制的算法简单、易于操作、安全可靠且对长索多阶振动模态亦能取得较好的减振效果,优于被动控制。MR阻尼器的制振效果主要来自耗能,调频作用较小。     

斜拉索MR阻尼器减振自适应控制理论研究

该文提出了基于位移反馈的MR阻尼器对拉索振动的自适应控制算法。采用非线性有限元数值仿真方法分析了在外加简谐激励强迫振动条件下MR阻尼器对拉索自适应半主动控制的效果。将半主动控制效果与MR阻尼器、粘性油阻尼器分别对拉索实施最优被动控制的效果进行了比较。研究结果表明：在相同的外激励条件下,自适应控制算法参数的最终优化值不受...     

内置电磁阀式半主动悬架自适应反演控制

针对内置电磁阀式半主动悬架系统的非线性和簧载质量不确定性问题,设计了一种内置电磁阀式半主动悬架自适应反演控制算法.建立了内置电磁阀式减振器的数学模型和AMESim模型,并通过台架试验验证了该模型的正确性;基于该AMESim模型和1/4车半主动悬架动力学模型,设计了自适应反演控制算法,仿真分析了该控制算法下的不同簧载质量...     

MR智能阻尼器对空间网壳结构的风振抑制分析

磁流变液（MR）智能阻尼器是一种新型智能材料减振装置,可用于空间网壳结构的风振抑制。以适当方式和空间网壳结构结合即形成智能材料杆件空间网壳结构。建立了智能材料杆件有限元模型,研究了磁流变阻尼器布置方式和控制策略对空间网壳结构抗风减振的影响。将MR阻尼器设置于网壳结构径向肋杆处优于设在结构环向杆件处。不同控制策略导致不同的风振控制效果。Passive—off控制策略的风振抑制效果较差;Passive-on策略对控制结构的位移响应效果较好,而对控制结构的速度响应和加速度响应效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移响应、速度响应和加谏序响府均掂瑚相．针对不同风荷载作用,采用相同阻尼器布置方案和控制策略,结构风振控制效果大致相同。     

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。     

汽车磁流变半主动悬架整车分姿态协调控制研究

在推导考虑侧倾影响的整车动力学模型的基础上,将汽车行进中可能出现的运动姿态划分为8种,对每种运动姿态采用不同的控制策略,设计了分姿态协调控制的仿人智能控制器.进而通过道路试验来考查其性能,与原车相比较,磁流变半主动汽车的车身垂直振动得到了降低,侧倾和俯仰运动得到了抑制,提高了车辆运行的平顺性能.