滑模控制在磁悬浮隔振器中的隔振特性研究

针对磁悬浮准零刚度隔振器刚度非线性强的特点，设计了滑模控制器控制磁悬浮隔振器的电磁力输出。首先基于简化的2自由度系统的仿真动力学模型在MATLAB/Simulink环境下验证了滑模控制算法对磁悬浮隔振器与常规型隔振器并联后在扫频激励工况下的有效性，对比分析了磁悬浮隔振器在一级以及二级隔振位置对于隔振系统的影响，并与传统的常规隔振系统进行了隔振效果对比。仿真结果表明：采用滑模控制算法控制磁悬浮隔振器同一级橡胶隔振器并联，增加了低频机组振动烈度，大幅度减小全频域范围构架的动反力和振动烈度，降低隔振系统传递率，对于工程实践有很好的借鉴效果。     

基于CPSO-BP算法的水下机器人神经网络辨识

针对水下机器人传统运动辨识模型中使用的误差反传(BP)算法,容易在迭代寻优过程中陷入局部极小点的缺点,将合作粒子群(CPSO)算法与BP算法相结合,形成一种CPSO-BP混合算法,再通过CPSO-BP算法对BP神经网络进行权值修改,建立了CPSO-BP神经网络模型,并将模型应用到水下机器人运动辨识。通过对比3种算法的BP神经网络模型的实验结果,证明基于CPSO-BP神经网络的模型辨识效果更好。     

电磁力的精确建模及参数辨识

传统磁悬浮平台电磁铁的电磁力模型一般是在理想情况下建立的,如果需要建立精确的模型,漏磁通、气隙边缘效应等影响不能理想化。在考虑漏磁通、气隙边缘效应等因素的情况下,对某一具体磁悬浮平台进行精确建模。基于此模型,对平台进行悬浮实验,并采集到输入、输出数据,进行参数辨识,修正理论模型。     

衔铁倾斜对磁悬浮隔振器电磁力影响研究

磁悬浮主动隔振器通过调节电流来控制电磁力.由于衔铁支撑刚度的不足导致隔振器的衔铁发生倾斜而影响电磁力的大小,从而对隔振系统的控制精度也会产生很大的影响.应用衔铁倾斜对电磁力影响的原理,采用ANSYS分析了衔铁倾斜对磁通密度的影响.     

混合磁悬浮地球仪的零功率控制

现有的磁悬浮地球仪系统主要通过调节电磁线圈的电流来控制悬浮体的位置,电磁控制的悬浮系统存在功耗大、能量的利用率不高等问题.对于一种主要承载力为永磁力、调节控制力为电磁力的混合磁悬浮地球仪结构,建立了其线性化动力学模型,并基于模型设计了零功率控制器以降低磁悬浮系统的功耗.仿真及实验结果表明:所设计的控制系统能有效克服电磁...     

水下机器人运动系统的神经网络辨识

建立了水下机器人的动力模型，分析了辨识该模型的神经网络结构，采用带自反馈的Elman网络来获得更精确的结果。针对BP算法即误差反传算法的缺陷，提出了用混合优化算法——误差反传算法和遗传算法的混合算法（又称：GA＆BP算法）修正网络权值。最后，将改进的Elman网络应用于水下机器人的非线性辨识。通过仿真证明了该方法用于高阶非线性系统的实用性。     

基于神经网络的轧机液压AGC系统自适应辨识

在分析液压 AGC的组成元件及其动态特性的基础上 ,利用神经网络具有逼近任何非线性函数且具有自学习和自适应的能力 ,建立基于时间序列的前馈动态模型辨识结构 ,应用扩展 BP算法对轧机液压 AGC力控制系统进行非线性预测 ,将预测结果应用最小二乘辨识方法进行线性系统的特征参数辨识 ,仿真及实测结果表明此方法行之有效 ,为轧机液压 AGC的辨识提供了新途径。     

基于神经网络的轧机液压AGC系统自适应辨识

在分析液压AGC的组成元件及其动态特性的基础上，利用神经网络具有逼近任何非线性函数且具有自学习和自适应的能力，建立基于时间序列的前馈动态模型辨识结构，应用扩展BP算法对轧机液压AGC力控制系统进行非线性预测，将预测结果应用最小二乘辨识方法进行线性系统的特征参数辨识，仿真及实测结果表明此方法行之有效，为轧机液压AGC的辨识提供了新途径。     

碟形弹簧隔振器不对称迟滞模型及参数辨识

建立了碟形弹簧隔振器非线性迟滞模型,该模型用修正的Y Q Ni模型描述非对称迟滞特性,用等效粘性阻尼描述阻尼性能。然后,采用分步识别算法对建立的理论模型进行了参数辨识,并根据方程的数值解对碟形弹簧隔振器的隔振特性进行了分析。最后,试验验证了该模型的合理性。     

基于AFSA与PSO混合算法的J-A动态磁滞模型参数辨识及验证

Jiles-Atherton (J-A)磁滞模型静态参数辨识结果直接影响其对变压器铁心磁滞特性的预测效果。针对目前单一智能算法存在的寻优能力差、计算时间长等问题,提出了一种人工鱼群算法与优化惯性权重线性递减粒子群优化算法相结合的混合算法。搭建变压器铁心磁性能测试系统,对正弦激励下变压器铁心的磁滞特性和损耗特性进行实验研究。对比分析了所提混合算法与其他单一智能算法对J-A模型的参数辨识速度与精度。结果表明,混合算法辨识结果的均方根误差仅为0.006 9,低于其他单一智能算法的相应结果,证明了该混合算法相较于其他单一智能算法,具有不易陷入局部最优解、收敛速度快、参数辨识精度高等优点。此外,考虑交变磁场下动态损耗分量对变压器铁心磁滞特性的影响,修正现有动态损耗系数求解方法,建立了J-A动态磁滞模型。通过对比动态磁滞回线模型预测结果与实验数据,验证了该方法的正确性与有效性。     

双层精密隔振平台的最优控制研究

将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,在不同激励下研究主被动系统隔振对象的加速度响应大小。仿真结果表明:双层主动隔振系统的隔振效果远远优于被动隔振系统。     

微制造隔振平台振动的模糊广义预测控制

采用主动隔振与被动隔振相结合的技术,建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台6自由度隔振系统及其结构模型。提出一种改进的自适应广义预测控制算法,并与模糊控制结合起来,应用于微制造平台的振动控制中,实现广义预测控制与模糊控制的优势互补。计算机仿真与试验结果表明,所设计的微制造平台模糊广义预测控制系统具有良好的鲁棒稳定性、抗干扰能力和时域性能,可在非常宽的频率范围内将由干扰所引起的微制造平台的振动在被动隔振的基础上减少80%左右,效果显著。     

精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。     

精密隔振平台振动的LQG控制

建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，应用LOG控制算法设计其主动控制器。采用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真结果表明所设计的振动主动控制系统可在非常宽的频率范围对基础干扰和由仪器设备产生的直接干扰所引起的精密隔振平台振动进行有效的控制。     

微制造平台隔振系统仿生设计

在分析啄木鸟头部独特生物构造及其隔振机理的基础上，运用仿生学原理，采用主动隔振与被动隔振相结合的技术，建立了以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台六自由度仿生隔振系统及其结构模型。实验结果表明，该隔振系统具有很好的隔振效果。     

Fuzzy sliding mode controller of a pneumatic active isolating system using negative stiffness structure

A novel active vibration isolation system using negative stiffness structure (active system with NSS) for low excitation frequency ranges (< 5 Hz) is developed successfully. Here, the negative stiffness structure (NSS) is used to minimize the attraction of vibration. Then, the fuzzy sliding mode controller (FSMC) is designed to improve the vibration isolation performance of the active system with NSS. Based on Lyapunov stability theorem, the fuzzy control rules are constructed. Next, the experimental apparatus is built for evaluating the isolation efficiency of the proposed system controlled by the FSMC corresponding to various excitation conditions. In addition, the isolation performance of the active system with NSS, the active system without NSS and the passive the system with NSS is compared. The experimental results confirmed that the active system with NSS gives better isolation efficiency than the active system without NSS and the passive system with NSS in low excitation frequency areas.     

基于激励一响应的隔振系统刚度分布测试方法

为了提高超精密机电系统的运动精度,隔离环境振动对其运：叻性能的影响,超精密机电系统广泛应用了高性能的超精密隔振系统。隔振系统通常由若干个性能一致的隔振器组成,如果各个隔振器的性能不能完全一致,则会导致负载的多自由度运动耦合,影响隔振系统的隔振性能。针对该问题,以隔振器等边三角形排布的隔振系统为例,研究隔振系统刚度分布对其隔振性能的影响,通过建立隔振系统动力学模型,得到各种刚度分布情况下特定点的频响曲线,分析曲线随刚度分布变化的规律,提出一种基于激励一响应的隔振系统刚度分布的测试方法。     

车辆动力装置变刚度隔振新方法

常规的车辆动力装置隔振系统无法兼顾低频隔振性能和高承载稳定性,迫切需要新方法、新技术实现两者统一。在分析不同行程区间刚度特性对隔振率和稳定性影响的基础上,提出了预压定刚度弹簧与变刚度弹簧并联的变刚度隔振新构型,阐述了依据隔振率和负载匹配定刚度及预压参数、依据稳定性优化变刚度参数的设计方法。新型隔振器不仅支承能力强,而且隔振频域宽,尤其是低频工作域的隔振效果显著提升。实车测试结果表明,在保证足够稳定性的提前下,额定工况下新型变刚度隔振系统的隔振率由原来的30.3%提高至83.5%。     

准零刚度扭转隔振器振动传递特性研究

针对一种应用连杆弹簧负刚度结构所设计的正负刚度并联扭转隔振器,通过分析其设计参数,得到了其在静平衡位置达到准零刚度的条件。针对所述系统,建立二自由度非线性动力学微分方程,应用谐波平衡法求解了准零刚度隔振器的振动响应。考虑激励幅值、系统阻尼和转动惯量等因素,从扭转振动力矩传递和扭转振动功率流传递两个角度分析了准零刚度隔振系统的非线性振动传递特性。结果表明,此隔振系统具有良好的低频隔振效果,且表现为振动传递的硬特性;从功率流角度的分析还表明,系统的瞬时传递功率流峰值与输入功率流和耗散功率流的变化趋势保持一致。在低于共振区域的低频区间内,隔振系统前后两端的转动惯量对系统振动具有较大影响。最后,对扭转隔振器的振动隔离特性进行了试验验证,试验结果表明,隔振器具有良好的低频振动隔离特性。     

Active low-frequency vertical vibration isolation system for precision measurements

Low-frequency vertical vibration isolation systems play important roles in precision measurements to reduce seismic and environmental vibration noise. Several types of active vibration isolation systems have been developed. However, few researches focus on how to optimize the test mass install position in order to improve the vibration transmissibility. An active low-frequency vertical vibration isolation system based on an earlier instrument, the Super Spring, is designed and implemented. The system, which is simple and compact, consists of two stages: a parallelogram-shaped linkage to ensure vertical motion, and a simple spring-mass system. The theoretical analysis of the vibration isolation system is presented, including terms erroneously ignored before. By carefully choosing the mechanical parameters according to the above analysis and using feedback control, the resonance frequency of the system is reduced from 2.3 to 0.03 Hz, a reduction by a factor of more than 75. The vibration isolation system is installed as an inertial reference in an absolute gravimeter, where it improved the scatter of the absolute gravity values by a factor of 5. The experimental results verifies the improved performance of the isolation system, making it particularly suitable for precision experiments. The improved vertical vibration isolation system can be used as a prototype for designing high-performance active vertical isolation systems. An improved theoretical model of this active vibration isolation system with beam-pivot configuration is proposed, providing fundamental guidelines for vibration isolator design and assembling.