磁流变阻尼力建模及主共振研究

通过实验建模,提出了一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,模型中的各参数具有明确的物理意义,都与磁流变阻尼器的特性有关．另外,还采用此模型研究了单自由度天棚阻尼控制系统的主共振,利用平均法得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证．最后,研究了各参数对主共振的影响,从而可以更加有效地控制主共振．     

磁流变减振器磁路结构的优化

关于汽车工业应用磁流度减振器的问题,磁路设计是磁流变减振器结构设计的重要环节,直接影响到减振器的工作性能.在充分考虑各种材料的磁导率随磁场强度大小的变化,以及各关键结构尺寸的大小的基础上,针对磁路优化问题,分别建立磁路的理论模型和仿真模型,并通过结果对比来校验仿真模型.采用参数化仿真的方法,得到了磁路的关键结构参数和材料性能对磁路中磁场强度的影响,得出了磁流变减振器磁路设计的基本规律和一般设计原则.并针对特定的设计要求和约束,对某型号磁流变减振器进行了磁路分析优化,获得了较优的结构参数.     

磁流变液减振器在车辆减振上的应用

本文结合国内外最新研究进展及研究成果,对智能结构减振器—磁流变液减振技术在汽车悬挂系统中的应用现状及最新研究进展进行了介绍,探讨了应用中亟待解决的问题,并对磁流变减振器及在其它工程应用研究发展趋势进行了展望。     

有界随机噪声参数激励下碰撞系统的矩稳定性

研究了单自由度线性单边碰撞系统在有界随机噪声参数激励下系统的矩稳定性问题. 用 Zhuravlev 变换将碰撞系统转化为连续的非碰撞系统,然后用随机平均法得到了关于慢变量的随机微分方程. 利用伊藤法则给出了系统一、二阶矩满足的常微分方程,根据微分方程的稳定性理论得到了系统一阶矩稳定充分必要条件的解析表达式和二阶矩稳定充分必要条件的数值算法,并对理论结果用数值方法进行了仿真计算.理论分析和数值仿真表明,无论是相对于一阶矩还是二阶矩的稳定性,随着随机激励振幅变大,系统的稳定性区域变小从而使得系统变得不稳定. 而当调谐参数趋于零系统达到参数主共振情形时,系统的稳定性区域变得最小. 当随机噪声强度逐渐变小趋于零时,由二种矩稳定性给出的稳定性区域变得一致. 在一定的参数区域内,随机噪声使得系统稳定化.     

最优控制理论在人车路磁流变半主动悬架中的应用

基于半主动悬架车辆的1/4动力学模型,论述了磁流变液特性及磁流变减振器的工作原理,推导了在随机最优控制理论下可调阻尼力和状态变量之间的关系,应用matlab/simulink编制了人车路模型的仿真程序,并以简化模型为例,考察了在磁流变阻尼器控制下的人车路平顺性问题.计算结果表明,与没有磁流变减振器的被动悬架相比较,该减振器的应用能够较好的改善汽车的平顺性,对提高人体的舒适性以及进一步深入研究该系统的振动,改善道路的振动特性有一定的指导意义.     

铰支柔性梁主参数共振的时滞反馈控制

研究了时滞反馈控制作用下铰支柔性梁主参数共振问题.采用多尺度法,从理论上推导了时滞位移反馈控制作用下铰支柔性梁非线性主参数共振,分析了时滞、反馈控制增益,非线性系数等系统参数对系统非线性主参数振动的影响,分析了主参数动力响应随参数变化的规律.结果表明:随着反馈增益的增大,系统响应幅值得到明显抑制,合理地控制系统参数选取可提高振动控制的效率.     

介电弹性体圆管的粘弹非线性动力学分析

研究了考虑粘弹性情形介电弹性体（DE）圆管的非线性动力学行为.利用弹簧-粘壶模型和不可压缩材料的neo-Hookean模型,建立了考虑粘弹性的介电弹性体圆管的动力学方程.采用小扰动方法,给出了瞬时固有频率的表达式,分析了特征时间、预拉伸以及圆管的厚度等参数对瞬时固有频率的影响规律.研究了受周期电压作用下的非线性振动特性,结果表明粘弹性会显著降低响应振幅,但不会影响准静态最终固有频率.在没有直流电压时,系统仅产生单一主共振,但当直流电压足够大时,会发生多频共振.     

轴向拉力对变速运动黏弹性梁参激振动稳定性的影响

研究了变速轴向运动黏弹性梁参激振动受拉力扰动时在主参数共振和组合参数共振范围内的稳定性.轴向运动梁的黏弹性本构关系引入了物质时间导数.当参激频率接近某一阶固有频率2倍时将发生主参数共振；当参激频率接近某两阶固有频率之和时将发生组合参数共振.运用多尺度法,直接求解轴向运动梁的控制方程,导出了稳定性边界方程.最后,通过数值...     

非线性半主动悬架系统模糊控制策略

为了实现复杂非线性车辆半主动悬架系统的减振控制,对整个系统的动力学特性和磁流变减振器的特性进行分析,得到期望的阻尼力变化趋势,并由此提出一种直接针对减振器电流的新型模糊控制策略.该策略构建了以车身加速度、减振器两端速度差以及悬架动行程作为输入的三维控制结构,并将其简化为二维结构,同时引入减振器的设计思想制定了非对称的模...     

冲击减振器与非线性能量阱耦合系统的振动抑制研究

建立了冲击减振器与非线性能量阱耦合系统的新型吸振模型,数值模拟的结果验证了该吸振装置的高效性.分析了其参数对主结构振幅、能量耗散以及振动频率的影响,即使系统的初始输入能量变化范围较大,耦合装置也能取得很好的吸振效果.进一步的研究结果表明适当的间隙和较高的碰撞恢复系数既可以增加系统的碰撞运动次数,又能使系统在每次碰撞过程中耗散更多的能量,且该系统中的强非线性刚度有利于吸振.     

军用履带车辆半主动悬挂系统最优控制研究

将磁流变阻尼器这种智能减振装置应用于履带车辆悬挂系统中，构成了新型的半主动式悬挂系统，研究了磁流变阻尼器的力学特性，建立了1／2车体振动模型，采用基于最优控制理论的半主动控制算法，确定了悬挂系统的最优控制力，并对典型沙土路面激励下，某型军用履带车辆半主动悬挂系统的垂直加速度、垂直位移、角加速度和角位移的响应情况进行了仿真分析，结果表明该控制算法有着很好的减振效果。     

The knee joint design and control of above-knee intelligent bionic leg based on magneto-rheological damper

The above-knee intelligent bionic leg is very helpful to amputees in the area of rehabilitation medicine. This paper first introduces the functional demand of the above-knee prosthesis design. Then, the advantages of the four-bar link mechanism and the magneto-rheological (MR) damper are analyzed in detail. The fixed position of the MR damper is optimized and a virtual prototype of knee joint is given. In the end, the system model of kinematics, dynamics, and controller are given and a control experiment is performed. The control experiment indicates that the intelligent bionic leg with multi-axis knee is able to realize gait tracking of the amputee's healthy leg based on semi-active control of the MR damper.     

基于MR的船用减振抗冲隔离器试验研究

提出了一种新型的船用减振抗冲隔离器系统。此隔离器由钢丝绳弹簧和磁流变(MR)阻尼器并联组成,应用MR阻尼器的高阻尼和阻尼可控性使该隔离器的力学性质可控,进而实现协调解决船舶设备的低频减振和高频抗冲击问题。在对隔离器抗冲减振性能的研究中,分别采用了数值试验和模型试验方法,并进行了对比分析。研究结果表明:隔离器系统对振动和冲击响应有较好的控制作用,尤其体现在抑制系统共振和控制系统的低频振动上。     

基于降阶模型的斜拉索振动的半主动神经网络控制

根据模态降阶理论,获得了斜拉索-阻尼器系统的降阶模型,有效地缩减了系统的自由度.根据ER/MR阻尼器特性和主动控制中LQG控制理论,建立了面向速度剪切的半主动LQG控制方法,并获得了很好的控制效果.本文设计了神经网络的观测器,使用的传感器数目大大减少,根据智能控制理论,设计了神经网络控制器,并提出采用该神经网络作斜拉索半主动控制的控制算法.振动仿真的结果表明,经过离线训练后的神经网络观测器和控制器,有效地抑制了斜拉索的振动.     

Recent Advances on Vibration Control of Structures Under Dynamic Loading

In this paper, a review of recent journal articles on passive, active, semi-active, and hybrid vibration control of structures subjected to dynamic loading is presented. Passive systems reviewed include tuned mass damper (TMD), tuned liquid column damper (TLCD), tuned liquid column ball damper (TLCBD), circular TLCD (CTLCD), and pendulum TLCD (PTLCD). Active control systems include active tuned mass dampers (ATMD) and piezoelectric actuators. Semi-active systems include magnetorheological (MR) damper, negative stiffness devices (NSD), magneto-rheological damper TMD (MR-TMD), variable stiffness semi-active TMD (VS-STMD), variable damper STMD (VD-STMD), and recentering variable friction device (RVFD). Hybrid systems include active base isolation system and semi-active MR dampers with nonlinear base isolators. The current frontier of research is semi-active control of structures as well hybridization of various control systems. The problem is complex requiring integration of several different hardware and software technologies with structural design such as smart materials, adaptive dampers, actuators, sensors, and control and signal processing algorithms. This complexity also makes it an exciting area of research and development.     

Modelling of a magneto-rheological damper by evolving radial basis function networks

This paper presents an approach to approximate the forward and inverse dynamic behaviours of a magneto-rheological (MR) damper using evolving radial basis function (RBF) networks. Due to the highly nonlinear characteristics of MR dampers, modelling of MR dampers becomes a very important problem to their applications. In this paper, an alternative representation of the MR damper in terms of evolving RBF networks, which have a structure of four input neurons and one output neuron to emulate the forward and inverse dynamic behaviours of an MR damper, respectively, is developed by combining the genetic algorithms (GAs) to search for the network centres with other standard learning algorithms. Training and validating of the evolving RBF network models are achieved by using the data generated from the numerical simulation of the nonlinear differential equations proposed for the MR damper. It is shown by the validation tests that the evolving RBF networks can represent both forward and inverse dynamic behaviours of the MR damper satisfactorily.     

Structural protection using MR dampers with clipped robust reliability-based control

Magnetorheological (MR) damper is one of the most promising semi-active control devices for mitigating seismic response, and so, it has received significant attention in recent years. Because of the inherent nonlinear nature of MR damper devices, one challenge to effectively utilize this technology is the development of an appropriate control algorithm. A semi-active control methodology is presented to control structural systems using MR dampers that addresses structural modeling uncertainties. Based on the same idea as the clipped-optimal linear controller, the proposed semi-active control law uses a robust reliability-based active linear control methodology to calculate the reference control forces that the MR dampers attempt to produce approximately. These reference control forces can be calculated using incomplete response measurements at the current and/or previous time steps without any state estimation. The main purpose of the proposed approach is to achieve a more robust performance for uncertain structural systems subjected to uncertain strong-motion excitation. The performance of the proposed approach is demonstrated through a simulated example of a ten-story building with MR dampers installed. Y. Shi formerly from the Department of Civil and Environmental Engineering, University of Macau, Macau SAR, China.     

车辆座椅减振系统中可控磁流液阻尼器的性能测试研究

半主动可控磁流液阻尼器是国际上新近研发的新一代智能振动抑制驱动器件，本文主要介绍对其进行性能测试研究的MTS实验系统及有关研究成果。该实验系统由液压反馈激振器、数据采集和处理计算机单元、传感器等软硬件组成，能实时在线显示阻尼器运动的相对位移、速度和所产生的阻尼力等时间响应信号，以及表征阻尼器基本特性的阻尼力对相对速度关系曲线。实验结果表明该智能驱动器件表现出典型的滞回非线性特性，并通过对大范围控制电流和大范围频率和幅度单谐波信号激励下的实验数据的分析，系统地描述了该新一代半主动可控智能驱动器件的主要性能特点。